全自動樹裙粉刷機器人及粉刷方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于智能機器人領域，涉及一種全自動樹裙粉刷機器人，還涉及相應的樹裙粉刷方法。
【背景技術】
[0002]在深秋或者接近冬天的戶外，經常看到環衛工人在樹干涂抹石灰水。經過查詢相關相關資料知道，涂抹石灰水的作用如下:
[0003]①石灰具有一定的殺菌、殺蟲作用，可以殺死寄生在樹干上的一些越冬的真菌、細菌和害蟲，從而較好的保護樹木過冬；同時，土壤中的害蟲也不敢侵害樹木枝干。
[0004]②冬天的夜里溫度很低，但是到了白天，由于受到陽光的照射，氣溫升高，如果樹干是黑褐色的，易于吸收熱量，樹干溫度也上升很快。這樣一冷一熱的交替，很容易使樹干凍裂。然而，涂了石灰水后，由于石灰水是白色的，能夠使大部分的陽光被反射掉，因此樹干在白天和夜間的溫度相差不大，就不易裂開，從而很好的保護了樹木枝干。
[0005]但是在進行涂抹石灰水時，為了美觀，尤其是在城市道路上，必須保證所刷一片樹木的石灰層對齊。因此在進行粉刷涂抹時，園林工作人員都會事先測量好，并做上記號，雖然如此，但在粉刷時不能確保一定與記號對準，且樹木是圓的，記號若做成一圈的很是麻煩，也增加了工作人員的勞動強度。而且，由于涂抹石灰水的工作完全依靠人工進行，費時費力，效率比較低，而且容易弄臟衣服和地面，給環衛工人及林場管理人員帶來很大麻煩。
[0006]雖然市面上有了一些自動的粉刷機，但在都存在一定缺點。例如專利201420255369.2公布了一種新型刷樹設備，它涉及林業設備技術領域，軟質鐵皮上段的接口處設有手柄，手柄內設有收放裝置，刻度尺的上端與收放裝置連接，刻度尺的下端設有吊墜，手柄表面的收放按鈕與收放裝置連接，軟質鐵皮下段的接口重疊設置，軟質鐵皮的頂部設有緊固繩索。它結構簡單，操作方便，既可以準確檢測高度，又可以確保粉刷時的上限位置精準，它適用于不同直徑的樹木，適用范圍廣，它制作成本低。但是該裝置是半自動設備，樹木的粉刷仍然需要人工操作，耗時耗力。
[0007]專利201420096608.4則公布了一種樹木噴刷機，包括噴頭外殼、把手、電動栗、漆料容器和儲蓄電池，所述噴頭外殼內裝有噴頭和毛刷，噴頭通過噴管與軟管連接，軟管與電動栗連接，所述把手為X形，X形把手由中間交叉部位對稱一分為二，并通過旋轉扣連接，旋轉扣的連接處裝有彈簧，所述把手一端與噴頭外殼連接，另外一端分別裝有防滑套，所述把手上裝有調節按鈕，調節按鈕通過導線和開關與儲蓄電池連接，所述儲蓄電池通過導線與電動栗連接，電動栗通過軟管與漆料容器連接。該發明結構簡單，制作方便，在使用時不受地勢影響，操作靈活，噴刷面積大，工作效率高，給環衛工人及林場管理人員帶來了便捷。但是該裝置仍然需要工作人員手持把手進行操作，并且由于噴頭外殼設計時尺寸固定了，因此只適合一定直徑的樹木進行粉刷，實用性較為狹窄。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在于彌補現有技術和裝置的不足，提供一種全自動樹裙粉刷機器人，以及該機器人粉刷樹裙的方法。
[0009 ]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0010]全自動樹裙粉刷機器人，由上位機和下位機組成，上位機包括相互連接的PC機和上位機控制柜，下位機由智能移動平臺、機器視覺系統、粉刷平臺、控制系統、電源系統、箱體組成，機器視覺系統、粉刷平臺、控制系統、電源系統、箱體安裝于智能移動平臺上。
[0011]所述上位機中，PC機為普通的個人計算機，放置于辦公室內。所述上位機控制柜包括:無線視頻接收模塊、主GPRS模塊、第一控制器、按鍵輸入模塊、顯示模塊、變壓和穩壓模塊。
[0012]所述下位機中，智能移動平臺為四輪移動平臺，可以直線行走，包括勻速、加速和減速等的運動；同時還具有轉彎功能，包括左轉彎和右轉彎。
[0013]所述機器視覺系統為平行放置的高精度雙目攝像機，對圖像雙目采集，進而實現樹木枝干的識別和定位，為后續的枝干粉刷涂抹提供精準的三維空間坐標信息。
[0014]所述粉刷平臺包括:粉刷機械機構、粉刷提升機構、粉刷涂抹系統。
[0015]具體的，所述粉刷機械機構包括:粉刷機械機構主體、粉刷機構副體、粉刷臂、毛刷、粉刷臂甩擺減速電機、粉刷環、粉刷臂自動伸縮桿。所述的粉刷提升機構包括:直線滑臺，其中直線滑臺為兩套，直線滑臺上設置有滑塊。所述粉刷涂抹系統包括:水栗、粉刷液管道、噴頭、壓力觸碰開關。
[0016]所述控制系統包括:控制柜、第二控制器、衛星導航與定位模塊、圖像處理模塊、升降伺服電機驅動器、粉刷臂自動伸縮桿驅動器、粉刷臂甩擺減速電機驅動器、次GPRS無線模塊、無線視頻發射模塊、四輪移動平臺驅動器。
[0017]所述電源系統為鋰電池和電源穩壓模塊。
[0018]所述箱體為用來盛放粉刷液的容器。
[0019]具體的，上位機控制柜中，主GPRS模塊可以接受來自下位機中的次GPRS無線模塊的樹干的三維信息、機器人的坐標位置、啟動和停止指令等;無線視頻接收模塊可以接收來自下位機中的無線視頻發射模塊的視頻流;按鍵輸入模塊、顯示模塊分別連接第一控制器；變壓和穩壓模塊連接無線視頻接收模塊、主GPRS模塊、第一控制器、按鍵輸入模塊和顯示模塊并為其供電。其中，變壓和穩壓模塊可以直接連接220V交流電源。第一控制器還與PC機通過串口連接，可以將參數傳輸到電腦顯示、存儲和打印。
[0020]具體的，所述控制系統中控制柜安裝并固定在智能移動平臺上，第二控制器和衛星導航與定位模塊、圖像處理模塊、升降伺服電機驅動器、直徑調節機構步進電機驅動器、粉刷臂甩擺減速電機驅動器、次GPRS無線模塊、無線視頻發射模塊連接。其中，圖像處理模塊還與機器視覺系統連接，機器視覺系統將采集的圖像上傳，經圖像處理模塊處理后，將結果傳輸至控制系統。衛星導航與定位模塊可以接收來自衛星的信息確定機器人所在位置的坐標點。
[0021]具體的，所述粉刷平臺中的粉刷機械機構結合后的形狀為圓環形，左側的粉刷機械機構主體為角度為180°的半圓環，右側的粉刷機構副體為大致角度為135°的小半圓環；粉刷臂連接粉刷臂自動伸縮桿，且粉刷臂設置多個，左側的粉刷機械機構主體上有五個，其中有兩個較長的粉刷臂，三個較短的粉刷臂，且較長的粉刷臂和較短的粉刷臂交叉排列放置;對應的，右側的粉刷機構副體由于長度短于粉刷機械機構主體，因此只安裝放置有三個粉刷臂，其中兩個較長的粉刷臂和一個較短的粉刷臂，且較長的粉刷臂和較短的粉刷臂同樣為交叉排列放置。
[0022]所述的粉刷臂連接粉刷臂自動伸縮桿，粉刷臂自動伸縮桿連接粉刷環，粉刷環內側設置有毛刷。
[0023]進一步的，為了使樹木枝干順利進入粉刷機械機構中，因此在粉刷機械機構主體和粉刷機構副體的前端的粉刷臂末端設置有粉刷臂甩擺減速電機，對于左側的粉刷機械機構主體，在最前方的兩個粉刷臂，即:一個較長、一個較短的粉刷臂上分別安裝有粉刷臂甩擺減速電機;而對于右側的粉刷機構副體，在相對最前方的一個粉刷臂，即:較長的粉刷臂上安裝有粉刷臂甩擺減速電機。上述機構的效果為:通過三個粉刷臂甩擺減速電機的轉動，進而帶動粉刷臂擺動，最終帶動粉刷環及毛刷擺動，使得左側的粉刷機械機構主體和右側的粉刷機構副體打開一個缺口，為樹木枝干的進入提供條件。
[0024]更進一步的，所述粉刷機械機構主體和粉刷機構副體均固定在粉刷提升機構上的直線滑臺的滑塊上，通過直線滑臺帶動滑塊的運動，可以帶動粉刷機械機構主體和粉刷機構副體上升下降，進而帶動整套粉刷機械機構運動。
[0025]更進一步的，所述粉刷涂抹系統中的水栗安裝在智能移動平臺上，噴頭和水栗通過粉刷液管道連接且噴頭固定在粉刷環的內側。所述壓力觸碰開關共設置八個，分別通過支架安裝固定在粉刷環的上側，可以通過碰觸作用得知與樹木枝干的接觸與否。
[0026]上述結構優選的是:四個較長的粉刷臂總是處于粉刷機械機構的靠近內側的位置，而四個較短的粉刷臂總是處于粉刷機械機構的靠近外側的位置，即:四個較短的粉刷臂總是處于四個較長粉刷臂的外環缺口處，即:由于當樹木枝干較粗時，由于四個較長的粉刷臂不一定實現對樹木枝干的全方位包裹，此時如果需要對