針對綠籬修剪機的發展現狀,設計開發了一種小型自走式綠籬修剪機,包括動力系統設計和行走裝置設計、修剪裝置設計,并且利用三維建模軟件建立了移動式綠籬修剪機的三維模型.所設計的移動式綠籬修剪機在所查閱的文獻中尚未發現有相同機型的報道,屬原創型產品.相比現在小型綠籬修剪機以手持式為主的狀況,該綠籬修剪機能夠有效降低綠籬修剪的勞動強度,提高修剪質量,有比較廣闊的市場前景.

連桿式可調綠籬修剪機,包括機架和修剪刀頭,所述移動底盤車,旋轉電機,轉動平板以及連桿結構,所述機架設在移動底盤車上,所述轉動平板通過轉軸可轉動的設在機架上,旋轉電機可驅動轉軸轉動的設在機架上,所述連桿結構懸空設在轉動平板下部,修剪刀頭設在連桿結構上.該連桿式可調綠籬修剪機結構設計合理,通過上下兩個電機即可完成距離的設定和所需要綠籬修剪半徑調整,調節簡便,便于曲面造型綠籬修剪,降低了勞動強度,提高了修剪效率,保障了工人的安全性.

現代文明離不開,美化城鎮居民生活區環境是的重要環節,以往城鎮環境中植物修剪維護保養具有強度大,勞動效率低,修剪效果不理想等諸多問題,為了減輕勞動人員工作強度,提高生產效率,保障修剪效果,設計一種能進行自動修剪綠籬的全自動機器,服務于城鎮建設是非常必要的,本設計方案利用計算機自動控制技術及新型機械機構,很好地完成了綠籬修剪機的方案設計.

高枝綠籬修剪機及其固定裝置,高枝綠籬修剪機,包括:綠籬機,支撐架和伸縮支撐桿,支撐架包括:底座,立柱,橫梁,第二立柱,第二橫梁和固定板,伸縮支撐桿的長度可伸縮,以驅動支撐架伸縮,升降變形,從而使連接在支撐架上的綠籬機能夠準確的達到高處位置,完成對高枝的綠籬修剪.固定裝置用于配套固定前述的高枝綠籬修剪機.上述的高枝綠籬修剪機及其固定裝置,能夠方便,安全的進行高枝綠籬修剪,省時省力.

純液壓車載式綠籬修剪機,包括汽車底盤,所述汽車底盤頂面的位置處設置有修剪機底盤,所述修剪機底盤頂面的中間位置處設置有回轉支架,所述回轉支架頂面靠近右側的位置處設置有液壓油箱,所述液壓油箱頂部的位置處設置有電控箱,所述回轉支架頂部的位置處設置有舉升臂,所述舉升臂內側的位置處設置有伸縮桿,所述伸縮桿底部的位置處連接有調節刀架,所述調節刀架底部靠近左側的位置處設置有主刀盤;該新型綠籬修剪機采用純液壓驅動,液壓系統的液壓泵直接安裝在車輛底盤的取力器上,液壓泵為這個液壓系統提供動力,驅動刀片轉動和刀盤姿態調整.這種傳動結構簡單,造價低,傳動,同時該裝置大幅降低了制造成本.

我國幅員遼闊,各省市之間交通多有不便,為了加快各地區經濟發展,我國從1988年開始著手建設高速公路。在高速公路的建設中,其中央隔離帶和邊坡的綠化成為不可或缺的一部分,起到恢復和改善因修建高速公路而破壞的沿線植被、自然景觀和穩定路基邊坡的作用。通過對國內外綠籬修剪技術的研究對比,研發一種針對高速公路綠籬修剪的設備,對提高修剪工作效率,修剪工作質量和減少勞動強度均具有重大的意義。目前國內廠家自主研發的高速公路綠籬修剪機多采用單臂修剪,雖然結構簡單,設計易于實現,但其修剪寬度不夠,故在作業過程中要進行大量的重復工作,不能滿足率、的工作要求。本文所設計的車載式雙臂綠籬機采用長、短臂相配合的修剪方式,能實現不同高度、不同寬度的動作,可以一次性完成單側邊坡或中央綠籬帶的修剪工作。此外,在非工作狀態下,長、短臂可以完全收回到車廂內,保障了行車安全。在上述車載式雙臂綠籬機設計要求的基礎上,參考各類液壓系統,對綠籬機液壓系統進行了設計；其次,根據所設計的車載式雙臂綠籬機液壓系統和綠籬機的工況要求,對所設計的液壓元件進行計算選型；后利用AMESim軟件對液壓系統進行建模和仿真,為上述理論研究提供有力的依據；此外對綠籬機的加工和調試進一步驗證了液壓系統設計和計算的可行性。

高速公路不僅是交通運輸業的一部分,也是""發展戰略的核心.如今,我國的高速公路總里程已達13.1萬公里,全球,用于綠化環境,防止眩光,保障安全的綠籬隔離帶在高速公路中處處可見.為了達到良好的綠化指標,需要對其進行定期的養護修剪.傳統的高速公路綠籬修剪設備存在智能化程度低,修剪穩定性弱,功能多樣性差等問題,針對上述問題設計一款新型的高速公路綠籬修剪機器人,對修剪機械臂進行正/逆運動學分析,操作空間求解,剛柔耦合動力學建模以及避障路徑規劃等研究.本課題源于國家自然科學基金資助項目(項目編號:51375519).本文主要研究內容如下:
(1)根據綠籬隔離帶的綠化指標和修剪機器人的技術要求,規劃與建立高速公路綠籬修剪機器人的總體布局,從修剪對象,養護功能以及實際情況等考慮,設計高速公路綠籬修剪機器人的本體結構,分析驅動系統的工作方式和控制系統的設計要求,完成驅動系統與控制系統的設計,構建并研制實驗樣機.
(2)以設計的修剪機械臂為研究對象,通過D-H法創建其連桿簡化模型,進行運動學正解,求得修剪機械臂的末端刀具位姿方程,采用反變換法進行修剪機械臂逆運動學解耦,推導各關節角運動表達式,基于Monte Carlo法求解修剪機械臂操作空間,通過MATLAB進行操作空間的數值仿真,驗證運動學模型的正確性和修剪機械臂結構的合理性,為后續動力學和避障規劃研究作鋪墊.
(3)基于多體柔性動力學理論,通過浮動系法建立柔性修剪機械臂系統坐標系,根據假設模態法描述臂桿彈性變形量,采用Lagrange法及虛功原理推導修剪機械臂剛柔耦合動力學方程,在ADAMS仿真軟件中進行修剪機械臂剛性和柔性的動力學對比仿真,研究柔性因素對系統動力學特性的影響,進一步驗證建立剛柔耦合動力學模型的必要性,為以后控制和結構優化研究提供理論依據.
(4)針對非結構環境下高速公路綠籬修剪機器人手臂實時準確避障問題,提出一種基于擾動人工勢場法(PAPF)的避障路徑規劃解決方法.根據綠籬隔離帶與障礙物分布情況,構建包絡障礙物簡化模型,分析機械臂與障礙物的碰撞條件,求解機械臂在修剪過程中的避碰空間.引入斥力場調節策略優化勢場模型,建立斥力場擾動機制調整斥力影響方式,消除傳統算法中局部極小點和目標不可達等現象.在避碰空間應用PAPF算法進行路徑規劃仿真,仿真結果表明,機械臂跳出局部極小點,靈活順利避障,成功抵達目標點,驗證了該方法的有效性和可行性.
針對車載綠籬修剪機難以在公園道路自動行走的問題,在視覺系統的基礎上,提出一種初始點Hough變換算法,可用于指導小型車輛在公園道路的自動化導航,從而實現公園綠籬修剪的機械化和智能化.算法主要包括五部分:目標區域的截取,HSI彩色空間的轉換,S分量圖的二值化及形態學處理,導航點的求取與導航線的擬合.為了減少圖像的計算量和干擾,只截取拍攝圖像的部分區域作為目標區域;為了減少光照不均勻的影響,將RGB圖像轉換為HSI圖像,并提取S分量圖作為研究對象;采用Otsu法二值化S分量圖,并采用形態學處理填充二值圖像的孔洞;針對傳統的Hough變換計算量大的缺點,提出一種初始點Hough變換擬合導航路徑.試驗結果表明,該文提出的初始點Hough變換具有較高的性,實時性的優點.
新型屬于園林機械領域,具體涉及一種電動智能綠籬修剪機.操作方式為自動控制或手動遙控控制,可自動行駛,實現前進,后退,轉向等功能,在不同的情況下都能輕松操作,通過性能好;可攜帶大重量蓄電池,工作時間長且成本低,刀片的垂直高度,水平位置可調,以適應不同尺寸的綠籬.根據修剪力大小,調整刀片的轉速,達到良好的修剪效果,調速范圍寬,經濟性能好.電動智能綠籬修剪機具有多個傳感器,可以檢測綠籬高度,寬度及前方障礙物,根據綠籬尺寸自動控制修剪高度,修剪寬度,實現自動運行修剪,也可通過手機APP控制修剪高度,寬度,進行修剪作業.當出現危險狀況時,操作者可利用手機將電動智能綠籬修剪機緊急制動.