一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的制作方法

本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人。

背景技術(shù)：

中國(guó)專利201610396453.x公布了一種伐木機(jī)器人，通過四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)切割的定位，工作精度和柔性低，運(yùn)動(dòng)空間小，只能實(shí)現(xiàn)伐木任務(wù)；中國(guó)專利201610419380.1公開了一種用于伐木機(jī)的全液壓自動(dòng)伐木裝置，此伐木裝置由全液壓元件組成，其液壓元件精度要求高，液壓系統(tǒng)制造成本高，工作壽命不長(zhǎng)，易漏油，也只能實(shí)現(xiàn)伐木任務(wù)；中國(guó)專利201210335835.3公開了一種伐樹截木一體機(jī)，此伐樹截木機(jī)，僅用于伐樹截木，不能用于樹木整枝、修剪，且此伐木機(jī)只能與工程機(jī)械配合使用；中國(guó)專利201310427637.4公開了一種電動(dòng)植物整枝機(jī)，此植物整枝機(jī)，僅用于植物整枝，不能用于伐木、截木?，F(xiàn)有伐樹機(jī)器人均沒有自動(dòng)化作業(yè)功能。

目前，尚未見有一種能夠自動(dòng)化作業(yè)、全方位調(diào)節(jié)，并能夠在兩個(gè)兩自由度和一個(gè)單自由度間靈活變換變胞，其兼具大工作空間、高精度、低成本和養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單特征，并且動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性高，又能具有樹木整枝、伐樹和分段截取功能的可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化樹木整枝伐樹機(jī)器人的創(chuàng)新發(fā)明設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人，它能夠自動(dòng)化作業(yè)、全方位調(diào)節(jié)，并能夠在兩個(gè)雙自由度和一個(gè)單自由度間靈活變換變胞，具有大工作空間、高精度、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，對(duì)樹木進(jìn)行整枝、伐樹和分段截取。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人，包括傳感器、舉升液壓缸、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、整枝伐木鋸部件、行走裝置、底盤、機(jī)架、驅(qū)動(dòng)連桿、傳動(dòng)連桿、三角架、輸出連桿、銷軸、液壓缸和虎克鉸，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為：

所述傳感器包括角位移傳感器、距離傳感器和位移傳感器，所述角位移傳感器包括第一角位移傳感器、第二角位移傳感器和第三角位移傳感器，第一角位移傳感器與后搖桿下端固定連接，第二角位移傳感器與中搖桿下端固定連接，第三角位移傳感器與前搖桿下端固定連接；所述距離傳感器與整枝伐木鋸部件下端固定連接；所述位移傳感器與整枝伐木鋸部件固定連接；

所述舉升液壓缸包括第一舉升液壓缸和第二舉升液壓缸，所述第一舉升液壓缸一端通過第十七銷軸與底盤連接，另一端通過第十八銷軸與機(jī)架連接，所述第二舉升液壓缸一端通過第十九銷軸與底盤連接，另一端通過第二十銷軸與機(jī)架連接，通過兩個(gè)舉升液壓缸的相互作用，即第一舉升液壓缸伸展，第二舉升液壓缸壓縮，或者相反，達(dá)到整機(jī)傾斜狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)樹木整枝伐樹機(jī)器人機(jī)構(gòu)的三維空間內(nèi)的全方位調(diào)節(jié)；

所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)包括第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第五驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)和機(jī)架固定連接，驅(qū)動(dòng)后搖桿，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)和機(jī)架固定連接，驅(qū)動(dòng)中搖桿，第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)和機(jī)架固定連接，驅(qū)動(dòng)前搖桿，第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)支座固定連接，驅(qū)動(dòng)曲柄，第五驅(qū)動(dòng)電機(jī)和整枝伐木鋸部件固定連接，驅(qū)動(dòng)絲桿；

所述整枝伐木鋸部件包括刀鋸機(jī)構(gòu)、下夾抱機(jī)構(gòu)、滾輪、上夾抱機(jī)構(gòu)和打枝刀，所述刀鋸機(jī)構(gòu)在整枝伐木鋸部件的最下方，往上依次是下夾抱機(jī)構(gòu)、滾輪、上夾抱機(jī)構(gòu)和打枝刀，所述整枝伐木鋸部件通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與虎克鉸連接，整枝伐木鋸部件通過第二球副機(jī)構(gòu)與液壓缸連接；所述刀鋸機(jī)構(gòu)包括刀鋸、滑塊、導(dǎo)桿、第三連桿、第四連桿、曲柄、第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)支座、絲桿和第五驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述刀鋸和滑塊固定連接，滑塊和導(dǎo)桿通過圓柱副連接，所述第三連桿一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和滑塊連接，另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和第四連桿連接，所述曲柄一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和第四連桿連接，另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，所述電機(jī)支座和第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定連接，電機(jī)支座通過螺旋副和絲桿連接，所述第五驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和絲桿連接；所述下夾抱機(jī)構(gòu)包括螺桿、固定支座、第一連桿、活動(dòng)支座、螺母和第二連桿，所述固定支座固定于整枝伐木鋸部件上，固定支座和活動(dòng)支座通過螺桿連接，螺桿的一端連接螺母，所述第一連桿一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和固定支座連接，另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和第二連桿連接，所述第二連桿一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和第一連桿連接，中部通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和活動(dòng)支座連接；所述滾輪末端與原動(dòng)機(jī)輸出軸連接，原動(dòng)機(jī)與整枝伐木鋸部件固定連接，原動(dòng)機(jī)設(shè)置于整枝伐木鋸部件內(nèi)部，整枝伐木鋸部件有兩個(gè)滾輪，沿豎直中心線對(duì)稱分布與整枝伐木鋸部件兩側(cè)；所述上夾抱機(jī)構(gòu)和下夾抱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，其零部件和零部件之間的連接關(guān)系均相同；所述打枝刀設(shè)置于整枝伐木鋸部件上部，與整枝伐木鋸部件固定連接；

所述行走裝置通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與底盤連接，所述底盤一端通過第十五銷軸與機(jī)架連接，另一端通過第十六銷軸與機(jī)架連接；

所述驅(qū)動(dòng)連桿包括前搖桿、中搖桿和后搖桿，所述前搖桿一端通過第九銷軸與機(jī)架連接，另一端通過第十三銷軸與前連桿連接，所述中搖桿一端通過第七銷軸與機(jī)架連接，另一端通過第五銷軸與中連桿、三角架連接，所述后搖桿一端通過第六銷軸與機(jī)架連接，另一端通過第四銷軸與后連桿連接；

所述傳動(dòng)連桿包括前連桿、支架桿、中連桿、后連桿和長(zhǎng)桿，所述前連桿一端通過第十三銷軸與前搖桿連接，另一端通過第十一銷軸與支架桿連接，所述支架桿一端通過第八銷軸與機(jī)架連接，中部通過第十一銷軸與前連桿連接，另一端通過第十銷軸與長(zhǎng)桿連接，所述中連桿一端通過第五銷軸與中搖桿、三角架連接，中部通過第二銷軸與三角架連接，另一端通過第一銷軸與輸出連桿連接，所述后連桿一端通過第四銷軸與后搖桿連接，另一端通過第三銷軸與長(zhǎng)桿連接，所述長(zhǎng)桿一端通過第三銷軸與后連桿連接，中部通過第十銷軸與支架桿連接，另一端通過第十二銷軸與輸出連桿連接；

所述三角架一端通過第五銷軸與中搖桿、中連桿連接，另一端通過第二銷軸與中連桿連接；

所述輸出連桿一端通過第一銷軸與中連桿連接，中部通過第十二銷軸與長(zhǎng)桿連接，另一端通過第十四銷軸與虎克鉸連接，輸出連桿通過第一球副機(jī)構(gòu)與液壓缸連接。

所述銷軸包括第一銷軸、第二銷軸、第三銷軸、第四銷軸、第五銷軸、第六銷軸、第七銷軸、第八銷軸、第九銷軸、第十銷軸、第十一銷軸、第十二銷軸、第十三銷軸、第十四銷軸、第十五銷軸、第十六銷軸、第十七銷軸、第十八銷軸、第十九銷軸和第二十銷軸。

所述驅(qū)動(dòng)連桿全部運(yùn)動(dòng)時(shí)，三角架一端通過第五銷軸與中搖桿、中連桿連接，另一端通過第二銷軸與中連桿連接，實(shí)現(xiàn)十連桿兩自由度運(yùn)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)連桿全部運(yùn)動(dòng)時(shí)，三角架一端通過第五銷軸與中搖桿、中連桿連接，另一端第二銷軸與第三銷軸處于重疊位置時(shí)，實(shí)現(xiàn)十一連桿兩自由度運(yùn)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)連桿為前搖桿時(shí)，第三銷軸與第五銷軸處于重疊位置時(shí)，實(shí)現(xiàn)十連桿單自由度運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于：

1.通過傳感器和可控驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化信息采集及控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化樹木整枝、伐樹和木材定尺寸分段自動(dòng)化智能化作業(yè)，工作效率較高。

2.機(jī)身通過兩舉升液壓缸的相互作用全方位傾斜作業(yè)，有利于適應(yīng)不同作業(yè)環(huán)境；并且能夠在兩個(gè)雙自由度和一個(gè)單自由度間靈活變換，靈活實(shí)現(xiàn)三種不同構(gòu)態(tài)，機(jī)構(gòu)在兩種兩自由度構(gòu)態(tài)時(shí)，機(jī)構(gòu)均具有柔性化的特點(diǎn)，更有效地增大了工作空間，并均可實(shí)現(xiàn)工作端高精確定位，機(jī)構(gòu)單自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性較高，便于控制。林場(chǎng)作業(yè)時(shí)，因樹木生長(zhǎng)形態(tài)復(fù)雜多變，該變構(gòu)態(tài)樹木整枝伐樹機(jī)器人可在其復(fù)雜狀況下柔性靈活作業(yè)。

3.能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜動(dòng)作，可在環(huán)境惡劣、地勢(shì)崎嶇的森林里進(jìn)行樹木整枝、修剪，伐樹和木材分段截取作業(yè)。

4.采用閉鏈可控連桿機(jī)構(gòu)，且驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在機(jī)架上，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性高；另外，機(jī)構(gòu)由全桿件組成，制造成本低，工作壽命長(zhǎng)，機(jī)構(gòu)維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的第一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的第二結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的十連桿單自由度時(shí)第一結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。

圖4為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的十連桿單自由度時(shí)第二結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。

圖5為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的十連桿兩自由度時(shí)第一結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。

圖6為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的十連桿兩自由度時(shí)第二結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。

圖7為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的十一連桿兩自由度時(shí)第一結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。

圖8為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的十一連桿兩自由度時(shí)第二結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。

圖9為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的整機(jī)傾斜十連桿兩自由度時(shí)高處樹木整枝結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。

圖10為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的整機(jī)傾斜十一連桿兩自由度時(shí)高處樹木整枝結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖。

圖11為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的整枝伐木鋸部件的第一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的整枝伐木鋸部件的第二結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的下夾抱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖14為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的刀鋸機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖15為本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人的后搖桿的機(jī)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記為：1、第一銷軸；2、中連桿；3、第二銷軸；4、第三銷軸；5、長(zhǎng)桿；6、后連桿；7、三角架；8、第四銷軸；9、第五銷軸；10、后搖桿；11、中搖桿；12、第六銷軸；13、第七銷軸；14、機(jī)架；15、行走裝置；16、支架桿；17、第八銷軸；18、第九銷軸；19、輸出連桿；20、第十銷軸；21第十一銷軸；22、第十二銷軸；23、第一球副機(jī)構(gòu)；24、液壓桿；25、整枝伐木鋸部件；26、虎克鉸；27、第十三銷軸；28、前連桿；29、前搖桿；30、第二球副機(jī)構(gòu)；31、第十四銷軸；32、刀鋸機(jī)構(gòu)；321、滑塊；322、導(dǎo)桿；323、第三連桿；324、第四連桿；325、曲柄；326、第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)；327、電機(jī)支座；328、絲桿；329、第五驅(qū)動(dòng)電機(jī)；3210、刀鋸；33、下夾抱機(jī)構(gòu)；331、螺桿；332、固定支座；333、第一連桿；334、活動(dòng)支座；335、螺母；336、第二連桿；34、滾輪；35、上夾抱機(jī)構(gòu)；36打枝刀；37、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)；38、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)；39、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)；40、第十五銷軸；41、第十六銷軸；42、第十七銷軸；43、第一舉升液壓缸；44、第十八銷軸；45、第十九銷軸；46、第二舉升液壓缸；47、第二十銷軸；48、底盤；49、第一角位移傳感器；50、第二角位移傳感器；51、第三角位移傳感器；52、距離傳感器；53、位移傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。

如圖1、圖2、圖4、圖6、圖11、圖12、圖13、圖14和圖15所示，本發(fā)明所述的一種可傾式雙兩和單自由度變換自動(dòng)化整枝伐樹機(jī)器人，包括傳感器、舉升液壓缸、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、整枝伐木鋸部件25、行走裝置15、底盤48、機(jī)架14、驅(qū)動(dòng)連桿、傳動(dòng)連桿、三角架7、輸出連桿19、銷軸、液壓缸24和虎克鉸26，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為：

所述傳感器包括角位移傳感器、距離傳感器52和位移傳感器53，所述角位移傳感器包括第一角位移傳感器49、第二角位移傳感器50和第三角位移傳感器51，第一角位移傳感器49與后搖桿10下端固定連接，第二角位移傳感器50與中搖桿11下端固定連接，第三角位移傳感器51與前搖桿29下端固定連接，所述距離傳感器52與整枝伐木鋸部件25下端固定連接；所述位移傳感器53與整枝伐木鋸部件25固定連接；

所述舉升液壓缸包括第一舉升液壓缸43和第二舉升液壓缸46，所述第一舉升液壓缸43一端通過第十七銷軸42與底盤48連接，另一端通過第十八銷軸44與機(jī)架14連接，所述第二舉升液壓缸46一端通過第十九銷軸45與底盤48連接，另一端通過第二十銷軸47與機(jī)架14連接，通過兩個(gè)舉升液壓缸的相互作用，即第一舉升液壓缸43伸展，第二舉升液壓缸46壓縮，或者相反，達(dá)到整機(jī)傾斜狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)樹木整枝伐樹機(jī)器人機(jī)構(gòu)的三維空間內(nèi)的全方位調(diào)節(jié)；

所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)包括第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)37、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)38、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)39、第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)326和第五驅(qū)動(dòng)電機(jī)329，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)37和機(jī)架14固定連接，驅(qū)動(dòng)后搖桿10，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)38和機(jī)架14固定連接，驅(qū)動(dòng)中搖桿11，第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)39和機(jī)架14固定連接，驅(qū)動(dòng)前搖桿29，第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)326和電機(jī)支座327固定連接，驅(qū)動(dòng)曲柄325，第五驅(qū)動(dòng)電機(jī)329和整枝伐木鋸部件25固定連接，驅(qū)動(dòng)絲桿328；

所述整枝伐木鋸部件25包括刀鋸機(jī)構(gòu)32、下夾抱機(jī)構(gòu)33、滾輪34、上夾抱機(jī)構(gòu)35和打枝刀36，所述刀鋸機(jī)構(gòu)32在整枝伐木鋸部件25的最下方，往上依次是下夾抱機(jī)構(gòu)33、滾輪34、上夾抱機(jī)構(gòu)35和打枝刀36，所述整枝伐木鋸部件25通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與虎克鉸26連接，整枝伐木鋸部件25通過第二球副機(jī)構(gòu)30與液壓缸24連接；所述刀鋸機(jī)構(gòu)32包括刀鋸3210、滑塊321、導(dǎo)桿322、第三連桿323、第四連桿324、曲柄325、第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)326、電機(jī)支座327、絲桿328和第五驅(qū)動(dòng)電機(jī)329，所述刀鋸3210和滑塊321固定連接，滑塊321和導(dǎo)桿322通過圓柱副連接，所述第三連桿323一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和滑塊321連接，另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和第四連桿324連接，所述曲柄325一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和第四連桿324連接，另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)326連接，所述電機(jī)支座327和第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)326固定連接，電機(jī)支座327通過螺旋副和絲桿328連接，所述第五驅(qū)動(dòng)電機(jī)329通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和絲桿328連接；所述下夾抱機(jī)構(gòu)33包括螺桿331、固定支座332、第一連桿333、活動(dòng)支座335、螺母335和第二連桿336，所述固定支座332固定于整枝伐木鋸部件25上，固定支座332和活動(dòng)支座334通過螺桿331連接，螺桿331的一端連接螺母335，所述第一連桿333一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和固定支座332連接，另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和第二連桿336連接，所述第二連桿336一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和第一連桿333連接，中部通過轉(zhuǎn)動(dòng)副和活動(dòng)支座334連接；所述滾輪34末端與原動(dòng)機(jī)輸出軸連接，原動(dòng)機(jī)與整枝伐木鋸部件25固定連接，原動(dòng)機(jī)設(shè)置于整枝伐木鋸部件25內(nèi)部，整枝伐木鋸部件25有兩個(gè)滾輪34，沿豎直中心線對(duì)稱分布與整枝伐木鋸部件25兩側(cè)；所述上夾抱機(jī)構(gòu)35和下夾抱機(jī)構(gòu)33結(jié)構(gòu)相同，其零部件和零部件之間的連接關(guān)系均相同；所述打枝刀36設(shè)置于整枝伐木鋸部件25上部，與整枝伐木鋸部件25固定連接；

所述行走裝置15通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與底盤48連接；所述底盤48一端通過第十五銷軸40與機(jī)架14連接，另一端通過第十六銷軸41與機(jī)架14連接；

所述驅(qū)動(dòng)連桿包括前搖桿29、中搖桿11和后搖桿10，所述前搖桿29一端通過第九銷軸18與機(jī)架14連接，另一端通過第十三銷軸27與前連桿28連接，所述中搖桿11一端通過第七銷軸13與機(jī)架14連接，另一端通過第五銷軸9與中連桿2、三角架7連接，所述后搖桿10一端通過第六銷軸12與機(jī)架14連接，另一端通過第四銷軸8與后連桿6連接；

所述傳動(dòng)連桿包括前連桿28、支架桿16、中連桿2、后連桿6和長(zhǎng)桿5，所述前連桿28一端通過第十三銷軸27與前搖桿29連接，另一端通過第十一銷軸21與支架桿16連接，所述支架桿16一端通過第八銷軸17與機(jī)架14連接，中部通過第十一銷軸21與前連桿28連接，另一端通過第十銷軸20與長(zhǎng)桿5連接，所述中連桿2一端通過第五銷軸9與中搖桿11、三角架7連接，中部通過第二銷軸3與三角架7連接，另一端通過第一銷軸1與輸出連桿19連接，所述后連桿6一端通過第四銷軸8與后搖桿10連接，另一端通過第三銷軸4與長(zhǎng)桿5連接，所述長(zhǎng)桿5一端通過第三銷軸4與后連桿6連接，中部通過第十銷軸20與支架桿16連接，另一端通過第十二銷軸22與輸出連桿19連接；

所述三角架4一端通過第五銷軸9與中搖桿11、中連桿2連接，另一端通過第二銷軸3與中連桿2連接；

所述輸出連桿19一端通過第一銷軸1與中連桿2連接，中部通過第十二銷軸22與長(zhǎng)桿5連接，另一端通過第十四銷軸31與虎克鉸26連接，輸出連桿19通過第一球副機(jī)構(gòu)23與液壓缸24連接。

所述銷軸包括第一銷軸1、第二銷軸3、第三銷軸4、第四銷軸8、第五銷軸9、第六銷軸12、第七銷軸13、第八銷軸17、第九銷軸18、第十銷軸20、第十一銷軸21、第十二銷軸22、第十三銷軸27、第十四銷軸31、第十五銷軸40、第十六銷軸41、第十七銷軸42、第十八銷軸44、第十九銷軸45和第二十銷軸47。

工作原理及過程：

如圖3和圖4所示，機(jī)構(gòu)為十連桿單自由度時(shí)，第三銷軸4和第五銷軸9處于重疊位置，后搖桿10、后連桿6和中搖桿11可看成平面四連桿機(jī)構(gòu)，長(zhǎng)桿5和中連桿2通過第五銷軸9連接，中連桿2和輸出連桿19通過第一銷軸1連接，輸出連桿19和長(zhǎng)桿5通過第十二銷軸22連接，因此長(zhǎng)桿5、中連桿2和輸出連桿19可看成一根桿，前搖桿29繞著第九銷軸18轉(zhuǎn)動(dòng)，由于前連桿28和前搖桿29通過第十三銷軸27連接，進(jìn)而帶動(dòng)前連桿28轉(zhuǎn)動(dòng)，支架桿16和前連桿28通過第十一銷軸21連接，進(jìn)而帶動(dòng)支架桿16繞著第八銷軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，長(zhǎng)桿5和支架桿16通過第十銷軸20連接，進(jìn)而使輸出連桿19作單自由度運(yùn)動(dòng)。

如圖5和圖6所示，機(jī)構(gòu)為十連桿兩自由度運(yùn)動(dòng)時(shí)，前搖桿29繞著第九銷軸18轉(zhuǎn)動(dòng)，由于前連桿28和前搖桿29通過第十三銷軸27連接，進(jìn)而帶動(dòng)前連桿28轉(zhuǎn)動(dòng)，支架桿16和前連桿28通過第十一銷軸21連接，進(jìn)而帶動(dòng)支架桿16繞著第八銷軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，中搖桿11繞著第七銷軸13轉(zhuǎn)動(dòng)，由于中連桿2和中搖桿11通過第五銷軸9連接，三角架7兩端均與中連桿2連接，此時(shí)可將三角架7和中連桿2看成一根桿，進(jìn)而帶動(dòng)中連桿2轉(zhuǎn)動(dòng)，后搖桿10繞著第六銷軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，由于后連桿6和后搖桿10通過第四銷軸8連接，進(jìn)而帶動(dòng)后連桿6轉(zhuǎn)動(dòng)，長(zhǎng)桿5和后連桿6通過第三銷軸4連接，長(zhǎng)桿5中部和支架桿16通過第十銷軸20連接，進(jìn)而使長(zhǎng)桿5實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)，輸出連桿19和中連桿2通過第一銷軸1連接，輸出連桿19中部和長(zhǎng)桿5通過第十二銷軸22連接，進(jìn)而使輸出連桿19作兩自由度運(yùn)動(dòng)。

如圖7和圖8所示，機(jī)構(gòu)為十一連桿兩自由度運(yùn)動(dòng)時(shí)，前搖桿29繞著第九銷軸18轉(zhuǎn)動(dòng)，由于前連桿28和前搖桿29通過第十三銷軸27連接，進(jìn)而帶動(dòng)前連桿28轉(zhuǎn)動(dòng)，支架桿16和前連桿28通過第十一銷軸21連接，進(jìn)而帶動(dòng)支架桿16繞著第八銷軸17轉(zhuǎn)動(dòng)，中搖桿11繞著第七銷軸13轉(zhuǎn)動(dòng)，由于中連桿2和中搖桿11通過第五銷軸9連接，進(jìn)而帶動(dòng)中連桿2轉(zhuǎn)動(dòng)，由于三角架7和中搖桿11通過第五銷軸9連接，進(jìn)而帶動(dòng)三角架7轉(zhuǎn)動(dòng)，后搖桿10繞著第六銷軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，由于后連桿6和后搖桿10通過第四銷軸8連接，進(jìn)而帶動(dòng)后連桿6轉(zhuǎn)動(dòng)，第二銷軸3和第三銷軸4處于重疊位置，此時(shí)后搖桿10、后連桿6、三角架7和中搖桿11構(gòu)成平面五連桿機(jī)構(gòu)，長(zhǎng)桿5和后連桿6通過第三銷軸4連接，長(zhǎng)桿5中部和支架桿16通過第十銷軸20連接，進(jìn)而使長(zhǎng)桿5實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)，輸出連桿19和中連桿2通過第一銷軸1連接，輸出連桿19中部和長(zhǎng)桿5通過第十二銷軸22連接，進(jìn)而使輸出連桿19作兩自由度運(yùn)動(dòng)。

如圖3、圖4、圖11和圖12所示，通過驅(qū)動(dòng)液壓缸24，使液壓缸24伸長(zhǎng)，進(jìn)而帶動(dòng)虎克鉸26和整枝伐木鋸部件25之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整枝伐木鋸部件25的整體轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖9和圖10所示，第二舉升液壓缸46處于伸展?fàn)顟B(tài)，第一舉升液壓缸43處于壓縮狀態(tài)，機(jī)架14和底盤48通過第十五銷軸40和第十六銷軸41連接，產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，整機(jī)處于傾斜狀態(tài)，完成三維空間內(nèi)的樹木整枝、修剪等工作。

如圖2、圖4、圖6和圖8所示，整枝伐木鋸部件25處于豎直狀態(tài)時(shí)，樹木整枝伐樹機(jī)器人在較低位置進(jìn)行作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)整棵樹木伐鋸功能。

如圖1、圖3、圖5、圖7、圖9和圖10所示，整枝伐木鋸部件25處于水平狀態(tài)，樹木整枝伐樹機(jī)器人在較低位置進(jìn)行作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)木材分段截取功能；在較高位置工作時(shí)，可實(shí)現(xiàn)樹木的整枝修整功能。

如圖4所示，第一角位移傳感器49、第二角位移傳感器50和第三角位移傳感器51分別安裝于后搖桿10、中搖桿11和前搖桿29上，第一角位移傳感器49通過調(diào)控后搖桿10的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)后搖桿10的控制，第二角位移傳感器50通過調(diào)控中搖桿11的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)中搖桿11的控制，第三角位移傳感器51通過調(diào)控前搖桿29的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)前搖桿29的控制；距離傳感器52安裝于整枝伐木鋸部件21，通過實(shí)時(shí)測(cè)量與樹木的距離，來實(shí)現(xiàn)對(duì)樹木的夾抱和伐鋸；位移傳感器53安裝于整枝伐木鋸部件25，整枝伐木鋸部件25夾抱樹木，通過樹木在整枝伐木鋸部件25上移動(dòng)的位移，來實(shí)現(xiàn)對(duì)木材分段截取；通過各傳感器的相互配合，實(shí)現(xiàn)樹木整枝伐樹機(jī)器人的自動(dòng)化。