CN111758416A - 一种高空树枝修剪无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高空树枝修剪无人机，包括无人机，其特征在于：无人机下端设有工作架，工作架通过便于拆装的连接机构与无人机连接，工作架一端设有便于更换的切割机构，切割机构一端设有摆动机构，工作架另一端设有升降机构，升降机构一端设有夹持树枝的夹持机构，本发明的有益效果：本发明用摆动机构可以驱使圆锯做弧形运动，可以为圆锯提供足够的横向动力，可以切割较粗的树枝，提高了本发明的适用范围。

Description

一种高空树枝修剪无人机

技术领域

本发明属于无人飞行器领域，涉及无人机装置，尤其是涉及一种高空树枝修剪无人机。

背景技术

无人机依靠其灵活性在各个领域都有极大的作用，用途广泛，但存在无人机倾斜晃动的问题。为此，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。

例如，中国专利文献公开了一种采用无人机驱动的高空树枝修剪机器人[申请号：201811081602.9]，包括无人机（1），该无人机（1）的机架（2）为可拆分的抱箍结构且为该无人机（1）提供动力的总体电池设置在机架（2）的内腔中，其特征在于：所述的机架（2）包括上面搭载链锯（5）的链锯机架（3）和上面搭载摄像扫描仪（6）的监控机架（4），摄像扫描仪（6）用以监控链锯（5）的工作完成情况；所述的链锯机架（3）和监控机架（4）上分别设有能够带动各自起飞的飞行组件（7），且链锯机架（3）和监控机架（4）之间通过相应的自锁机构（10）链接锁紧，使得机架（2）能够抱紧在待修剪树枝的树干上。本发明能够解决人工修剪高大树木不安全和不方便的缺陷，便捷高效。

上述方案中的链锯机构通过云台与机架连接，云台无法为链锯机构提供足够的横向动力，无法切割直径较粗的树枝，降低了适用范围。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种高空树枝修剪无人机，运用摆动机构可以驱使圆锯做弧形运动，可以为圆锯提供足够的横向动力，可以切割较粗的树枝，提高了本发明的适用范围。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本高空树枝修剪无人机包括无人机，其特征在于：所述无人机下端设有工作架，所述工作架通过便于拆装的连接机构与所述无人机连接，所述工作架一端设有便于更换的切割机构，所述切割机构一端设有摆动机构，所述工作架另一端设有升降机构，所述升降机构一端设有夹持树枝的夹持机构。

本发明创造性地设计了所述摆动机构可以驱使所述传动轴左右移动，配合所述槽口使安装在所述传动轴上的所述圆锯做弧形运动，可以实现当本发明固定在树枝上后切割树枝，较所述无人机浮空状态切割树枝具有更高的稳定性，可以切割较粗的树枝，提高了本发明的实用性。

在上述的高空树枝修剪无人机中，所述连接机构包括第一连接管，所述第一连接管设于所述无人机下端，所述第一连接管内设有卡环，所述卡环内两端各设有卡块，所述工作架上端设有第二连接管，所述第二连接管设于所述第一连接管内，所述第二连接管两端各设有固定板，所述固定板设于所述卡块上端并相互贴合，所述第一连接管一端设有开口，所述卡环一端设有拨杆，所述拨杆通过所述开口延伸至所述第一连接管外端。

在上述的高空树枝修剪无人机中，所述切割机构包括第一电机，所述工作架一端设有动力腔，所述第一电机设于所述动力腔内一端，所述第一电机一端设有第一动力轴，所述第一动力轴另一端设有主齿轮，所述主齿轮一侧设有副齿轮并相互啮合，所述副齿轮内连接有传动轴，所述动力腔一端设有弧形的槽口，所述传动轴通过所述槽口延伸至所述工作架外侧并设有安装板，所述安装板一侧设有圆锯，所述安装板一端设有若干均匀分布的固定杆，所述圆锯另一侧设有安装盖，所述安装盖内设有与所述固定杆相适配的固定槽，所述固定杆通过所述圆锯延伸至所述固定槽内，所述安装盖中间设有螺栓，所述螺栓一端设于所述传动轴内。

在上述的高空树枝修剪无人机中，所述摆动机构包括第二电机，所述第二电机设于所述动力腔内一端，所述第二电机一端设有第二动力轴，所述第二动力轴另一端设有齿轮，所述动力腔中间设有滑槽，所述滑槽内设有齿条，所述齿条与所述齿轮相啮合，所述滑槽一端设有通槽，所述齿条一端设有伸缩杆，所述伸缩杆通过所述通槽延伸至所述传动轴一侧并设有伸缩管，所述伸缩管另一端设于所述传动轴中间，所述滑槽两端各设有凹槽，所述凹槽内设有压力传感器。

在上述的高空树枝修剪无人机中，所述升降机构包括第三电机，所述工作架另一端设有升降腔，所述升降腔内设有安装台，所述第三电机设于所述安装台内，所述第三电机一端设有第三动力轴，所述第三动力轴另一端设有第一带轮，所述第一带轮一端套设有第一传动带，所述第一传动带另一端设有第二带轮，所述第二带轮内连接有第一螺纹杆，所述第一螺纹杆一端设有第一限位轮，所述第一限位轮两端各设有第一限位板，所述第一螺纹杆下端设有升降架，所述升降架与所述第一螺纹杆螺纹旋合，所述第一带轮另一端套设有第二传动带，所述第二传动带另一端设有第三带轮，所述第三带轮内连接有第二螺纹杆，所述第二螺纹杆一端设有第二限位轮，所述第二限位轮两端各设有第二限位板，所述第二螺纹杆另一端设于所述升降架内并螺纹旋合，所述升降架一端设有直槽，所述升降腔一端设有挡板并设于所述直槽内。

在上述的高空树枝修剪无人机中，所述夹持机构包括第四电机，所述升降架内设有传动腔，所述第四电机设于所述传动腔内，所述第四电机一端设有第四动力轴，所述第四动力轴另一端设有第四带轮，所述第四带轮外端套设有第三传动带，所述第三传动带另一端设有第五带轮，所述第五带轮内连接有第一旋转轴，所述第一旋转轴另一端延伸至所述传动腔外侧并设有第一夹板，所述第四动力轴中间设有第一齿轮，所述第一齿轮一侧设有第二齿轮，所述第二齿轮内连接有辅助轴，所述辅助轴另一端设有第六带轮，所述第六带轮外端套设有第四传动带，所述第四传动带另一端设有第七带轮，所述第七带轮内连接有第二旋转轴，所述第二旋转轴另一端延伸至所述传动腔外侧并设有第二夹板，所述第二夹板设于所述第一夹板一侧。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明中的连接机构使无人机和工作架之间的连接更为灵活，旋转卡环即可控制无人机和工作架之间的锁定状态，使工作架的拆装更为方便，便于更换或者维护，提高了本发明的实用性。

2.本发明中的切割机构通过齿轮传动提高圆锯的转速，提高本发明的切割能力，同时通过便于拆装的螺栓将安装盖固定在传动轴上，在提高圆锯的稳定性的同时，使圆锯的更换更加方便，提高了本发明的实用性。

3.本发明中的摆动机构可以驱使传动轴左右移动，配合槽口使安装在传动轴上的圆锯做弧形运动，可以实现当本发明固定在树枝上后切割树枝，较无人机浮空状态切割树枝具有更高的稳定性，可以切割较粗的树枝，提高了本发明的实用性。

4.本发明中的升降机构可以控制升降架的升降，在不需要使用夹持机构将本发明固定在树枝上时，可以收起升降架，减小本发明的体积，使本发明可以更加灵活地在树冠之间移动，提高了本发明的实用性。

5.本发明中的夹持机构可以将本发明固定在树枝上，在切割较粗的树枝时，可以有效地提高本发明的稳定性，且第一夹板和第二夹板相互独立，便于夹持不规则形状的树枝，提高了夹持机构的固定效果。

附图说明

图1是本发明提供的高空树枝修剪无人机的主视图。

图2是本发明提供的高空树枝修剪无人机的仰视图。

图3是本发明提供的高空树枝修剪无人机固定状态的仰视图。

图4是本发明提供的高空树枝修剪无人机A截面的局部剖视图。

图5是本发明提供的高空树枝修剪无人机B截面的局部剖视图。

图6是本发明提供的高空树枝修剪无人机C截面的局部剖视图。

图7是本发明提供的高空树枝修剪无人机D截面的局部剖视图。

图8是本发明提供的高空树枝修剪无人机E截面的局部剖视图。

图中，1、无人机；2、工作架；10、连接机构；11、第一连接管；12、卡环；13、卡块；14、第二连接管；15、固定板；16、开口；17、拨杆；20、切割机构；21、第一电机；22、动力腔；23、第一动力轴；24、主齿轮；25、副齿轮；26、传动轴；27、槽口；28、安装板；29、圆锯；30、固定槽；31、固定杆；32、安装盖；33、螺栓；40、摆动机构；41、第二电机；42、第二动力轴；43、齿轮；44、滑槽；45、齿条；46、通槽；47、伸缩杆；48、伸缩管；49、凹槽；50、压力传感器；60、升降机构；61、第三电机；62、升降腔；63、安装台；64、第三动力轴；65、第一带轮；66、第一传动带；67、第二带轮；68、第一螺纹杆；69、第一限位轮；70、第一限位板；71、升降架；72、第二传动带；73、第三带轮；74、第二螺纹杆；75、第二限位轮；76、第二限位板；77、直槽；80、夹持机构；81、第四电机；82、传动腔；83、第四动力轴；84、第四带轮；85、第三传动带；86、第五带轮；87、第一旋转轴；88、第一夹板；89、第一齿轮；90、第二齿轮；91、辅助轴；92、第六带轮；93、第四传动带；94、第七带轮；95、第二旋转轴；96、第二夹板。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明高空树枝修剪无人机包括无人机1，无人机1下端设有工作架2，工作架2通过便于拆装的连接机构10与无人机1连接，工作架2前端设有便于更换的切割机构20，切割机构20上端设有摆动机构40，工作架2后端设有升降机构60，升降机构60下端设有夹持树枝的夹持机构80。

如图1和图2所示，连接机构10包括第一连接管11，第一连接管11设于无人机1下端，第一连接管11内设有卡环12，卡环12通过间隙配合与第一连接管11可转动连接，卡环12内两端各设有卡块13，工作架2上端设有第二连接管14，第二连接管14设于第一连接管11内，第二连接管14两端各设有固定板15，固定板15设于卡块13上端并相互贴合，第一连接管11前端设有开口16，卡环12前端设有拨杆17，拨杆17通过开口16延伸至第一连接管11外端，推动卡环12旋转90°后，卡块13与固定板15分离。连接机构10使无人机1和工作架2之间的连接更为灵活，旋转卡环12即可控制无人机1和工作架2之间的锁定状态，使工作架2的拆装更为方便，便于更换或者维护，提高了本发明的实用性。

如图1、图5和图6所示，切割机构20包括第一电机21，工作架2前端设有动力腔22，第一电机21设于动力腔22内后端，第一电机21前端设有第一动力轴23，第一动力轴23前端设有主齿轮24，主齿轮24通过螺纹旋合与第一动力轴23同步旋转，主齿轮24下侧设有副齿轮25并相互啮合，副齿轮25直径小于主齿轮24直径，副齿轮25内连接有传动轴26，副齿轮25通过螺纹旋合与传动轴26同步旋转，动力腔22前端设有弧形的槽口27，传动轴26通过槽口27延伸至工作架2外侧并设有安装板28，传动轴26与槽口27为滑动配合，安装板28前侧设有圆锯29，安装板28前端设有至少四个均匀分布的固定杆31，圆锯29前侧设有安装盖32，安装盖32内设有与固定杆31相适配的固定槽30，固定杆31通过圆锯29延伸至固定槽30内，安装盖32中间设有螺栓33，螺栓33后端设于传动轴26内，螺栓33通过螺纹旋合与传动轴26和安装盖32固定连接。切割机构20通过齿轮传动提高圆锯29的转速，提高本发明的切割能力，同时通过便于拆装的螺栓33将安装盖32固定在传动轴26上，在提高圆锯29的稳定性的同时，使圆锯29的更换更加方便，提高了本发明的实用性。

摆动机构40包括第二电机41，第二电机41设于动力腔22内上端，第二电机41后端设有第二动力轴42，第二动力轴42后端设有齿轮43，齿轮43通过过盈配合与第二动力轴42同步旋转，动力腔22中间设有滑槽44，滑槽44内设有齿条45，齿条45与滑槽44为滑动配合，齿条45与齿轮43相啮合，滑槽44下端设有通槽46，齿条45下端设有伸缩杆47，伸缩杆47通过通槽46延伸至传动轴26上侧并设有伸缩管48，伸缩管48下端设于传动轴26中间，滑槽44两端各设有凹槽49，凹槽49内设有压力传感器50。摆动机构40可以驱使传动轴26左右移动，配合槽口27使安装在传动轴26上的圆锯29做弧形运动，可以实现当本发明固定在树枝上后切割树枝，较无人机1浮空状态切割树枝具有更高的稳定性，可以切割较粗的树枝，提高了本发明的实用性。

如图2、图3和图7所示，升降机构60包括第三电机61，工作架2后端设有升降腔62，升降腔62内设有安装台63，第三电机61设于安装台63内，第三电机61上端设有第三动力轴64，第三动力轴64上端设有第一带轮65，第一带轮65通过过盈配合与第三动力轴64同步旋转，第一带轮65上端套设有第一传动带66，第一传动带66后端设有第二带轮67，第二带轮67内连接有第一螺纹杆68，第二带轮67通过过盈配合与第一螺纹杆68同步旋转，第一螺纹杆68通过轴承与工作架2可转动连接，第一螺纹杆68上端设有第一限位轮69，第一限位轮69通过过盈配合与第一螺纹杆68固定连接，第一限位轮69两端各设有第一限位板70，第一限位轮69上下两端面为具有较小摩擦力的光滑材质，第一螺纹杆68下端设有升降架71，升降架71与第一螺纹杆68螺纹旋合，第一带轮65下端套设有第二传动带72，第二传动带72前端设有第三带轮73，第三带轮73内连接有第二螺纹杆74，第三带轮73通过过盈配合与第二螺纹杆74同步旋转，第二螺纹杆74通过轴承与工作架2可转动连接，第二螺纹杆74上端设有第二限位轮75，第二限位轮75通过过盈配合与第二螺纹杆74固定连接，第二限位轮75两端各设有第二限位板76，第二限位轮75上下两端面为具有较小摩擦力的光滑材质，第二螺纹杆74下端设于升降架71内并螺纹旋合，升降架71前端设有直槽77，升降腔62前端设有挡板78并设于直槽77内。升降机构60可以控制升降架71的升降，在不需要使用夹持机构80将本发明固定在树枝上时，可以收起升降架71，减小本发明的体积，使本发明可以更加灵活地在树冠之间移动，提高了本发明的实用性。

如图3和图8所示，夹持机构80包括第四电机81，升降架71内设有传动腔82，第四电机81设于传动腔82内，第四电机81前端设有第四动力轴83，第四动力轴83通过轴承与升降架71可转动连接，第四动力轴83前端设有第四带轮84，第四带轮84通过过盈配合与第四动力轴83同步旋转，第四带轮84外端套设有第三传动带85，第三传动带85左端设有第五带轮86，第五带轮86内连接有第一旋转轴87，第五带轮86通过过盈配合与第一旋转轴87同步旋转，第一旋转轴87通过轴承与升降架71可转动连接，第一旋转轴87后端延伸至传动腔82外侧并设有第一夹板88，第一夹板88通过过盈配合与第一旋转轴87同步旋转，第四动力轴83中间设有第一齿轮89，第一齿轮89通过过盈配合与第四动力轴83同步旋转，第一齿轮89右侧设有第二齿轮90，第二齿轮90内连接有辅助轴91，第二齿轮90通过过盈配合与辅助轴91同步旋转，辅助轴91通过轴承与升降架71可转动连接，辅助轴91前端设有第六带轮92，第六带轮92通过过盈配合与辅助轴91同步旋转，第六带轮92外端套设有第四传动带93，第四传动带93右端设有第七带轮94，第七带轮94内连接有第二旋转轴95，第七带轮94通过过盈配合与第二旋转轴95同步旋转，第二旋转轴95通过轴承与升降架71可转动连接，第二旋转轴95后端延伸至传动腔82外侧并设有第二夹板96，第二夹板96通过过盈配合与第二旋转轴95同步旋转，第二夹板96设于第一夹板88一侧。夹持机构80可以将本发明固定在树枝上，在切割较醋的树枝时，可以有效地提高本发明的稳定性，且第一夹板88和第二夹板96相互独立，便于夹持不规则形状的树枝，提高了夹持机构的固定效果。

本发明的具体实施例的具体操作方式为：本发明电源为内置于无人机1内的蓄电池，工作架2内部电路通过第一连接管11和第二连接管14与无人机1内部电路相连，启动无人机1使本发明飞至空中，启动第一电机21带动第一动力轴23旋转，第一动力轴23通过主齿轮24与副齿轮25的啮合关系带动固定在传动轴26上的圆锯29，当无人机1飞至待切割树枝处时，可通过旋转的圆锯29进行修剪，当需要切割较粗的树枝时，启动第三电机61带动第三动力轴64旋转，第三动力轴64通过第一带轮65分别带动第二带轮67和第三带轮73旋转，则第一螺纹杆68和第二螺纹杆74通过螺纹旋合驱使升降架71下降，同时启动第四电机81正转带动第四动力轴83旋转，第四动力轴83通过第四带轮84带动与第五带轮86相连的第一旋转轴87旋转，第一旋转轴87带动第一夹板88顺时针旋转，第四动力轴83通过第一齿轮89和第二齿轮90的啮合关系带动辅助轴91旋转，辅助轴91通过第六带轮92带动与第七带轮94相连的第二旋转轴95旋转，第二旋转轴95带动第二夹板96顺时针旋转，第一夹板88和第二夹板96打开后移至待夹持的树枝处，并驱动第四电机81反转，第一夹板88和第二夹板96逆时针旋转夹紧树枝，启动第二电机41正转带动第二动力轴42旋转，第二动力轴42通过齿轮43与齿条45的啮合关系带动伸缩杆47向左侧移动，伸缩杆47通过伸缩管48带动传动轴26向左侧移动，当齿条45接触左侧压力传感器50后，第二电机41反转，则传动轴26向右侧移动，传动轴26左右移动切割树枝，完成切割的动作。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了工作架、卡环、固定板、槽口、拨杆、通槽、安装盖、固定杆、直槽、通槽、圆锯等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (6)

1.一种高空树枝修剪无人机，包括无人机（1），其特征在于：所述无人机（1）下端设有工作架（2），所述工作架（2）通过便于拆装的连接机构（10）与所述无人机（1）连接，所述工作架（2）一端设有便于更换的切割机构（20），所述切割机构（20）一端设有摆动机构（40），所述工作架（2）另一端设有升降机构（60），所述升降机构（60）一端设有夹持树枝的夹持机构（80）。

2.根据权利要求1所述的一种高空树枝修剪无人机，其特征在于：所述连接机构（10）包括第一连接管（11），所述第一连接管（11）设于所述无人机（1）下端，所述第一连接管（11）内设有卡环（12），所述卡环（12）内两端各设有卡块（13），所述工作架（2）上端设有第二连接管（14），所述第二连接管（14）设于所述第一连接管（11）内，所述第二连接管（14）两端各设有固定板（15），所述固定板（15）设于所述卡块（13）上端并相互贴合，所述第一连接管（11）一端设有开口（16），所述卡环（12）一端设有拨杆（17），所述拨杆（17）通过所述开口（16）延伸至所述第一连接管（11）外端。

3.根据权利要求1所述的一种高空树枝修剪无人机，其特征在于：所述切割机构（20）包括第一电机（21），所述工作架（2）一端设有动力腔（22），所述第一电机（21）设于所述动力腔（22）内一端，所述第一电机（21）一端设有第一动力轴（23），所述第一动力轴（23）另一端设有主齿轮（24），所述主齿轮（24）一侧设有副齿轮（25）并相互啮合，所述副齿轮（25）内连接有传动轴（26），所述动力腔（22）一端设有弧形的槽口（27），所述传动轴（26）通过所述槽口（27）延伸至所述工作架（2）外侧并设有安装板（28），所述安装板（28）一侧设有圆锯（29），所述安装板（28）一端设有若干均匀分布的固定杆（31），所述圆锯（29）另一侧设有安装盖（32），所述安装盖（32）内设有与所述固定杆（31）相适配的固定槽（30），所述固定杆（31）通过所述圆锯（29）延伸至所述固定槽（30）内，所述安装盖（32）中间设有螺栓（33），所述螺栓（33）一端设于所述传动轴（26）内。

4.根据权利要求3所述的一种高空树枝修剪无人机，其特征在于：所述摆动机构（40）包括第二电机（41），所述第二电机（41）设于所述动力腔（22）内一端，所述第二电机（41）一端设有第二动力轴（42），所述第二动力轴（42）另一端设有齿轮（43），所述动力腔（22）中间设有滑槽（44），所述滑槽（44）内设有齿条（45），所述齿条（45）与所述齿轮（43）相啮合，所述滑槽（44）一端设有通槽（46），所述齿条（45）一端设有伸缩杆（47），所述伸缩杆（47）通过所述通槽（46）延伸至所述传动轴（26）一侧并设有伸缩管（48），所述伸缩管（48）另一端设于所述传动轴（26）中间，所述滑槽（44）两端各设有凹槽（49），所述凹槽（49）内设有压力传感器（50）。

5.根据权利要求1所述的一种高空树枝修剪无人机，其特征在于：所述升降机构（60）包括第三电机（61），所述工作架（2）另一端设有升降腔（62），所述升降腔（62）内设有安装台（63），所述第三电机（61）设于所述安装台（63）内，所述第三电机（61）一端设有第三动力轴（64），所述第三动力轴（64）另一端设有第一带轮（65），所述第一带轮（65）一端套设有第一传动带（66），所述第一传动带（66）另一端设有第二带轮（67），所述第二带轮（67）内连接有第一螺纹杆（68），所述第一螺纹杆（68）一端设有第一限位轮（69），所述第一限位轮（69）两端各设有第一限位板（70），所述第一螺纹杆（68）下端设有升降架（71），所述升降架（71）与所述第一螺纹杆（68）螺纹旋合，所述第一带轮（65）另一端套设有第二传动带（72），所述第二传动带（72）另一端设有第三带轮（73），所述第三带轮（73）内连接有第二螺纹杆（74），所述第二螺纹杆（74）一端设有第二限位轮（75），所述第二限位轮（75）两端各设有第二限位板（76），所述第二螺纹杆（74）另一端设于所述升降架（71）内并螺纹旋合，所述升降架（71）一端设有直槽（77），所述升降腔（62）一端设有挡板（78）并设于所述直槽（77）内。

6.根据权利要求5所述的一种高空树枝修剪无人机，其特征在于：所述夹持机构（80）包括第四电机（81），所述升降架（71）内设有传动腔（82），所述第四电机（81）设于所述传动腔（82）内，所述第四电机（81）一端设有第四动力轴（83），所述第四动力轴（83）另一端设有第四带轮（84），所述第四带轮（84）外端套设有第三传动带（85），所述第三传动带（85）另一端设有第五带轮（86），所述第五带轮（86）内连接有第一旋转轴（87），所述第一旋转轴（87）另一端延伸至所述传动腔（82）外侧并设有第一夹板（88），所述第四动力轴（83）中间设有第一齿轮（89），所述第一齿轮（89）一侧设有第二齿轮（90），所述第二齿轮（90）内连接有辅助轴（91），所述辅助轴（91）另一端设有第六带轮（92），所述第六带轮（92）外端套设有第四传动带（93），所述第四传动带（93）另一端设有第七带轮（94），所述第七带轮（94）内连接有第二旋转轴（95），所述第二旋转轴（95）另一端延伸至所述传动腔（82）外侧并设有第二夹板（96），所述第二夹板（96）设于所述第一夹板（88）一侧。

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