機(jī)器人技，在林業(yè)與木工機(jī)械上的應(yīng)用孔慶華東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱15，40由于機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，使它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。20多年來(lái)，在七九攻關(guān)和國(guó)家六計(jì)劃的支持下，我國(guó)機(jī)器人技術(shù)在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域取得了令人矚目的發(fā)展和進(jìn)步，東北林業(yè)大學(xué)在國(guó)家六計(jì)劃和國(guó)家林業(yè)局的支持下，對(duì)機(jī)器人在林業(yè)與木工機(jī)械上的應(yīng)用做了些大膽有效的嘗試，也取得了定的成果。

　　1林木球果采集機(jī)人該機(jī)器人不僅可以在較短的林木球果成熟期大量采集松樹種子，而且對(duì)森林的生態(tài)保護(hù)森林的更新以及森林的可持續(xù)發(fā)展等方面都有重要的意義。

　　1.1結(jié)構(gòu)及工作原理林木球果采集機(jī)器人主要由機(jī)械手行走機(jī)構(gòu)50拖拉機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)組成，其中機(jī)械手由回轉(zhuǎn)盤立柱大臂小臂和采集爪組成，整個(gè)機(jī)械手共有5個(gè)自由度,在采集林木球果時(shí)，將機(jī)器人停放在距母樹35m處，操縱機(jī)械手回轉(zhuǎn)馬達(dá)使機(jī)械手對(duì)準(zhǔn)其中棵母樹，然后單片機(jī)系統(tǒng)控制機(jī)械手大小臂同時(shí)柔性升起達(dá)到定度，采集爪張開(kāi)并擺動(dòng)，當(dāng)對(duì)準(zhǔn)要采集的樹枝時(shí)，大小臂同時(shí)運(yùn)動(dòng)，使采集爪沿著樹枝生長(zhǎng)的方向趨近1.52叫然后采集爪的梳齒夾攏果枝。大小臂帶動(dòng)采集爪按原路向后捋回，梳下枝上的球果，完成次采摘,然后下降81.2取對(duì)準(zhǔn)下樹枝，重復(fù)上述動(dòng)作，連捋數(shù)次后，將球果倒人拖拉機(jī)后部的集果箱中，采完棵樹，再轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械手對(duì)準(zhǔn)下棵。

　　主要性能參數(shù)最大工作坡度12.

　　該項(xiàng)目獲國(guó)家林業(yè)局科技進(jìn)步等獎(jiǎng)。

　　2新型智能伐根清理機(jī)器人結(jié)構(gòu)及工作原理伐根清理機(jī)器人由液壓挖掘機(jī)改裝而成，機(jī)兩用，全液壓驅(qū)動(dòng)，計(jì)算機(jī)控制，具有定的視覺(jué)功能，將挖掘機(jī)的鏟斗卸下，裝上機(jī)器人的終端執(zhí)行器伐根清理旋切頭,該旋切頭為筒式結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下端有鋸齒的圓筒式刀具對(duì)伐根進(jìn)行切削作業(yè)，伐根被切斷后，另有液壓缸驅(qū)動(dòng)筒壁內(nèi)的爪夾具將伐根夾緊，在大小臂的聯(lián)合作用下將伐根拔起并堆放到指定的位置。

　　伐根清理機(jī)器人的作業(yè)程序如下駕駛員操縱液壓驅(qū)動(dòng)的行走系統(tǒng)進(jìn)人作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，手動(dòng)調(diào)整旋切頭的位置;按下作業(yè)啟動(dòng)鍵，機(jī)器人進(jìn)入自動(dòng)作業(yè)狀態(tài)，計(jì)箅機(jī)首先驅(qū)動(dòng)具有六個(gè)自由度的機(jī)械手回轉(zhuǎn)掃描，通過(guò)攝象機(jī)視覺(jué)功能找到伐根的位置;然后進(jìn)行伺服定位旋切夾緊拔起歸堆，單片機(jī)控制系統(tǒng)安裝在機(jī)器人的駕駛室內(nèi)，操作人員利用攝像機(jī)和5.5英寸顯器組成的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)作業(yè)目標(biāo)伐根進(jìn)行搜索，該機(jī)器人利用先進(jìn)的液晶顯器。240128丁進(jìn)行各種信息的顯，克服了利用常規(guī)的103信號(hào)顯方式只有少數(shù)專業(yè)人員才能理解的缺點(diǎn)，各種信息住處可以直接從屏幕推廣應(yīng)用上讀取。

　　2.2主要性能參數(shù)機(jī)械手最大作業(yè)半徑8m;機(jī)械手最小作業(yè)半徑4m;旋切裝置最大回轉(zhuǎn)速度300rAnin;機(jī)械臂回轉(zhuǎn)速度5rrain;液壓系統(tǒng)最大工作壓力16MPa;最大作業(yè)坡度12;清理伐根最大徑級(jí)550mm;清理伐根后坑穴直徑作業(yè)效率整車質(zhì)量整車外形尺寸實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用結(jié)果明。這種伐根清理機(jī)器人每臺(tái)班可清理伐根100個(gè)左右，是人工挖掘樹根的50倍，更換不同徑級(jí)和長(zhǎng)度的旋切提拔裝置，可用于不同采伐跡地和地域，采用本機(jī)器人進(jìn)行伐根清理對(duì)地破壞程度小減少跡地水土流失有利于采伐剩余物的充分利用能夠促進(jìn)人工更新造林和保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

　　3旋切智能定心上木機(jī)器人結(jié)構(gòu)及工作原理大型旋切智能定心上木機(jī)器人是以工業(yè)攝像機(jī)視頻控制為主，機(jī)械手接觸檢測(cè)為輔，在保持原木不用轉(zhuǎn)動(dòng)的前提下，實(shí)現(xiàn)旋切原木的最優(yōu)定心，這套機(jī)構(gòu)和方法可以改變目前國(guó)際上最先進(jìn)的激光檢測(cè)定心使原木旋轉(zhuǎn)360，由5個(gè)激光測(cè)距儀采點(diǎn)檢測(cè)的方法，既能大椹度減少檢測(cè)儀器的投資，又節(jié)約能源60.，以上，而且還提了定心精度。

　　小型旋切智能定心上木機(jī)器人主要應(yīng)用在小徑木旋切芯板的膠合板生產(chǎn)中，是國(guó)內(nèi)應(yīng)用面最廣的定心機(jī)，其生產(chǎn)量大，具有廣闊的推廣前景，它可以在速旋切的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)，充分利用小徑木資源，是旋切智能定心上木機(jī)器人的普及型產(chǎn)品。

　　對(duì)智能定心上木機(jī)器人的工作要求是先將原木夾起，送入由兩臺(tái)工業(yè)攝像機(jī)構(gòu)成的眼睛視野內(nèi)定心，計(jì)箅機(jī)將根據(jù)兩個(gè)端面的形狀和中間彎曲的情況進(jìn)行智能上木定心的優(yōu)化計(jì)算，找出最佳的理論中心。

　　旋切智能定心上木機(jī)器人軟件是用國(guó)際上最流行的此+6.0開(kāi)發(fā)的。根據(jù)實(shí)際需要，軟件分為個(gè)基本模塊視頻數(shù)據(jù)采集處理模塊機(jī)械定心參數(shù)采集處理模塊定心優(yōu)化模塊和驅(qū)動(dòng)控制模塊，最后鏈接成可執(zhí)行程序如，義視頻數(shù)據(jù)采集處理模塊完成1截面和4截面像的采集處理和分析，分別計(jì)算出這兩個(gè)截面的最大內(nèi)包羅圓和圓心坐標(biāo);機(jī)械定心參數(shù)采集處理模塊完成2截面和3截面定心參數(shù)的采集和處理，根據(jù)6點(diǎn)定心理論分別計(jì)算出這2個(gè)截面的最大內(nèi)包羅圓和圓心坐標(biāo);定心優(yōu)化模塊根據(jù)定心優(yōu)化理論，由上述4個(gè)截面的圓和圓心坐標(biāo)計(jì)算出最大內(nèi)包羅圓柱和旋切中心坐標(biāo);驅(qū)動(dòng)控制模塊根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將原木送人旋切機(jī)夾緊點(diǎn)夾緊，完成個(gè)工作循環(huán)。

　　主要性能參數(shù)機(jī)器人抓取原木行程范圍l.53.2ra;機(jī)器人抓取原木舉升范圍l.5l.9m;機(jī)器人抓取原木直徑范圍O.3l.6m;機(jī)器人抓取原木長(zhǎng)度范圍l.82.6m;機(jī)器人抓取原木最大質(zhì)量3.0t;機(jī)器人視覺(jué)定心精度1.0mm;經(jīng)鑒定，該機(jī)器人可使單板出材率平均提3.5.我國(guó)現(xiàn)有膠合板廠3000多家，其中有規(guī)模可以上機(jī)器人的廠家超過(guò)300家，這些廠家的平均產(chǎn)量在8000每，如果按2400元3計(jì)算，年增經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)2.4億元左右，其產(chǎn)業(yè)化前景極為廣闊。