随着科学技的不断进步,机器人已经日趋广泛应用于工业生产、农业生产和日常生活当中。随着经济的不断增长和退耕还林的不断发展,城镇郊区、山区及林场里随处可见各种速生林树木,特别是速生白杨树。随着速生林的不断增加,需以怎样绿色环保、高效、低成本的解决这些高大速生树木的修剪枝问题,解决修枝效率低下,工人劳动强度大,自动化程度低下,以及修枝机械的维修、保养、维护等问题,一直是环保工作者们研究的一个课题。目前市场上的各种修枝机械的效率较低,自动化程度较低,工人操作起来劳动强度大。因此,研制一种简单实用、自动化程度高、操作简单、维修保养方便的速生树木修枝机器人,具有重要的意义。本设计在大量的调研和参考阅读文献的基础上,设计了一种轮胎式爬行自动修枝机器人。爬树修枝机器人机械系统主要包括夹紧爬行系统、动力传动系统、锯头切割系统。该机通过电动推杆来实现轮胎对树干的夹紧。该机以小型汽油发动机为动力,发动机输出的动力经过减速器减速后传递给带传动,再传递给爬行轮,然后再通过链传动将其余各爬行轮连接起来,从而给各爬行轮传动动力。发动机的输出轴通过链传动将发动机的高速转动传递给锯切传动轴,来带动锯切链轮转动,实现切割。该机通过一个发动机来实现两种不同速度的输出,减少了动力源,提高了发动机的利用效率。本文的主要内容包括:爬树修枝机器人机械系统整机方案的确定,主要包括汽油发动机、离合、电动推杆、减速器、压塑弹簧和轮胎的选型与设计;用三维建模软件Solidworks进行爬树修枝机器人的总体设计、装配与优化;利用运动学仿真软件ADAMS进行修枝机器人的运动学仿真,包括对夹紧力的分析、爬行效率分析和轮胎与树干的接触力的分析。测试运动部件的各项运动参数和受力情况并优化所建模型的尺寸参数。根据设计方案、图纸和大量的理论分析,对样机整体进行了加工试制,样机加工完成后对样机进行了一系列性能试验和分析。试验结果表明:该爬树修枝机器人可以实现树干直径在10cm到30cm的速生树木的攀爬,整个系统机构简单,结构多功能,无冗余机构,并能实现6cm直径下的侧枝修剪。在对样机进行试验的过程中经过调试,试验中机器人可以很好的完成预期的动作,可以在不同树干直径的树木树干上稳定的爬行。经过多次设计优化和试验改进,对修枝机器人结构进行了部分的改进,增强了爬树修枝机器人的修枝功能和实用性,为速生林修枝机器人的推广奠定了基础。