双形态除草绿篱作业机器人结构设计

　　这套作业装备的结构设计，核心瞄准市政园林养护、城郊绿化带维护、经济作物种植区田间管理三类高频作业场景，解决传统人工作业效率低、手持绿篱机劳动强度大、除草作业弯腰频次高的实际痛点，在结构层面做了双作业形态的集成设计，没有采用市面上常见的轮式底盘加单一执行端的常规方案，而是做了仿人下肢承载加可切换执行端的构型，适配不同作业面的通行与操作需求。

　　从功能特性来看，整套设备分为承载移动单元与可更换作业执行端两部分，承载单元采用多关节下肢结构，每个关节处都设置了铰接限位与阻尼支撑结构，可在坡度不超过15度的绿化带边坡、不平整的果树种植垄间稳定站立，不会出现轮式设备容易打滑、卡滞的问题；下肢的步幅调节范围覆盖300mm到600mm，可跨越最高220mm的路沿、田埂障碍，作业时的站立高度可在1200mm到1800mm之间调节，适配0.8米到1.6米高度的绿篱修剪需求，也能满足地面杂草清理时的低位作业姿态要求。执行端部分做了快换接口设计，其中绿篱修剪执行端采用往复式切割刀组，刀组长度为450mm，切割动程25mm，可适配直径12mm以下的绿篱枝条修剪，刀组角度可在水平0度到垂直90度之间无级调节，既能修剪绿篱顶面，也能完成侧面垂直面的修型作业；除草执行端采用水平旋转刀盘加防护挡板结构，刀盘作业直径300mm，切割高度可在离地面10mm到80mm之间调节，防护挡板可阻挡切割过程中飞溅的草屑与碎石，避免作业时伤及周边植被与作业人员。

　　设计思路上，整套结构优先考虑作业时的操作可达性与结构稳定性，上肢承载臂采用平行四边形连杆结构，保证执行端在调整作业位置时始终保持水平姿态，不会因为臂架俯仰出现刀组倾斜导致修剪面不齐的问题；臂架的水平伸展距离最大可达800mm，无需频繁调整下肢站立位置，就能覆盖单站位下1.6米宽度范围内的作业面，减少设备移动频次，提升连续作业效率。结构件的材质选型上，主承载臂采用6061铝合金型材焊接，在保证结构强度的前提下降低整体自重，下肢关节的铰接轴采用40Cr调质处理，承受反复启停的冲击载荷不会出现变形，所有转动配合位置都设置了防尘密封圈，避免园林作业时的草屑、尘土进入配合间隙造成卡滞。

　　安装边界与尺寸方面，整套设备在站立收拢状态下的外形尺寸为高1750mm、宽620mm、厚480mm，可通过宽度700mm以上的园林步道、果园行间通道，不会刮蹭两侧植被；执行端快换接口的连接法兰采用标准8孔定位，安装时的同轴度公差控制在0.1mm以内，更换执行端的操作时间不超过2分钟，无需额外辅助工具，单人即可完成切换。作业时的整机重心始终落在双脚支撑面的中心区域，即使臂架完全伸展到最大作业半径，整机的抗倾覆稳定系数也能达到1.4以上，满足户外作业的安全要求。设备的动力单元布置在下肢躯干的中部位置，降低整机重心高度，同时预留了电池安装仓与控制模块的安装位，接线走线全部通过臂架内部的空腔布置，避免外露线路被枝条剐蹭破损。针对绿篱修剪时的碎枝掉落问题，在执行端上方设置了导料板，可将修剪下来的碎枝引导到设备侧方，不会堆积在刀组位置造成卡刀；除草作业时的刀盘防护挡板下缘设置了柔性挡帘，可贴合地面起伏，不会因为地面不平整出现碎石飞溅的防护缺口。整套结构的运动副全部做了润滑脂注油孔设计，日常维护时可直接通过注油孔加注润滑脂，无需拆解结构件，降低户外作业设备的维护难度。