全自動綠籬修剪機(jī),動力系統(tǒng),剪切系統(tǒng),升降系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),移動系統(tǒng),控制系統(tǒng)和支架,所述動力系統(tǒng)與剪切系統(tǒng),升降系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),移動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)分別通過導(dǎo)線連接,所述控制系統(tǒng)與剪切系統(tǒng),升降系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)和移動系統(tǒng)通過通訊連接,所述剪切系統(tǒng)分別與升降系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)相適配,所述移動系統(tǒng)與支架相適配,所述升降系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)于支架上.本實用新型的各個系統(tǒng)相互配合,在能源驅(qū)動的情況的,完成各種整體性綠籬的修剪,具有勞動強(qiáng)度低,修剪效果好的優(yōu)點.

氣動剪枝機(jī)的工作原理 氣動剪枝機(jī)的組成.氣動剪枝機(jī)主要包括動力源(空氣壓縮機(jī)),氣動修剪工具和氣動附件(氣管,氣接頭)等3部分.空氣壓縮機(jī)按照動力來源可分為交流電機(jī),汽油機(jī)及柴油機(jī)等驅(qū)動.按行走方式可分為手推式,機(jī)動式及拖拉機(jī)懸掛式等.氣動修剪工具包括氣動剪,氣動綠籬機(jī)及氣動油鋸等.常用的是氣動剪.氣動剪是氣動剪枝機(jī)的主要配套作業(yè)工具.它包括氣動低枝剪和氣動高枝剪.有的氣動低枝剪安裝上可伸縮的加長桿后可作為高枝剪使用.

純液壓車載式綠籬修剪機(jī),包括汽車底盤,所述汽車底盤頂面的位置處設(shè)置有修剪機(jī)底盤,所述修剪機(jī)底盤頂面的中間位置處設(shè)置有回轉(zhuǎn)支架,所述回轉(zhuǎn)支架頂面靠近右側(cè)的位置處設(shè)置有液壓油箱,所述液壓油箱頂部的位置處設(shè)置有電控箱,所述回轉(zhuǎn)支架頂部的位置處設(shè)置有舉升臂,所述舉升臂內(nèi)側(cè)的位置處設(shè)置有伸縮桿,所述伸縮桿底部的位置處連接有調(diào)節(jié)刀架,所述調(diào)節(jié)刀架底部靠近左側(cè)的位置處設(shè)置有主刀盤;該新型綠籬修剪機(jī)采用純液壓驅(qū)動,液壓系統(tǒng)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(tǒng)提供動力,驅(qū)動刀片轉(zhuǎn)動和刀盤姿態(tài)調(diào)整.這種傳動結(jié)構(gòu)簡單,造價低,傳動,同時該裝置大幅降低了制造成本.

高速公路不僅是交通運輸業(yè)的一部分,也是""發(fā)展戰(zhàn)略的核心.如今,我國的高速公路總里程已達(dá)13.1萬公里,全球,用于綠化環(huán)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(dá)到良好的綠化指標(biāo),需要對其進(jìn)行定期的養(yǎng)護(hù)修剪.傳統(tǒng)的高速公路綠籬修剪設(shè)備存在智能化程度低,修剪穩(wěn)定性弱,功能多樣性差等問題,針對上述問題設(shè)計一款新型的高速公路綠籬修剪機(jī)器人,對修剪機(jī)械臂進(jìn)行正/逆運動學(xué)分析,操作空間求解,剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)建模以及避障路徑規(guī)劃等研究.本課題源于國家自然科學(xué)基金資助項目(項目編號:51375519).本文主要研究內(nèi)容如下:
(1)根據(jù)綠籬隔離帶的綠化指標(biāo)和修剪機(jī)器人的技術(shù)要求,規(guī)劃與建立高速公路綠籬修剪機(jī)器人的總體布局,從修剪對象,養(yǎng)護(hù)功能以及實際情況等考慮,設(shè)計高速公路綠籬修剪機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu),分析驅(qū)動系統(tǒng)的工作方式和控制系統(tǒng)的設(shè)計要求,完成驅(qū)動系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的設(shè)計,構(gòu)建并研制實驗樣機(jī).
(2)以設(shè)計的修剪機(jī)械臂為研究對象,通過D-H法創(chuàng)建其連桿簡化模型,進(jìn)行運動學(xué)正解,求得修剪機(jī)械臂的末端刀具位姿方程,采用反變換法進(jìn)行修剪機(jī)械臂逆運動學(xué)解耦,推導(dǎo)各關(guān)節(jié)角運動表達(dá)式,基于Monte Carlo法求解修剪機(jī)械臂操作空間,通過MATLAB進(jìn)行操作空間的數(shù)值仿真,驗證運動學(xué)模型的正確性和修剪機(jī)械臂結(jié)構(gòu)的合理性,為后續(xù)動力學(xué)和避障規(guī)劃研究作鋪墊.
(3)基于多體柔性動力學(xué)理論,通過浮動系法建立柔性修剪機(jī)械臂系統(tǒng)坐標(biāo)系,根據(jù)假設(shè)模態(tài)法描述臂桿彈性變形量,采用Lagrange法及虛功原理推導(dǎo)修剪機(jī)械臂剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)方程,在ADAMS仿真軟件中進(jìn)行修剪機(jī)械臂剛性和柔性的動力學(xué)對比仿真,研究柔性因素對系統(tǒng)動力學(xué)特性的影響,進(jìn)一步驗證建立剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型的必要性,為以后控制和結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究提供理論依據(jù).
(4)針對非結(jié)構(gòu)環(huán)境下高速公路綠籬修剪機(jī)器人手臂實時準(zhǔn)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(guī)劃解決方法.根據(jù)綠籬隔離帶與障礙物分布情況,構(gòu)建包絡(luò)障礙物簡化模型,分析機(jī)械臂與障礙物的碰撞條件,求解機(jī)械臂在修剪過程中的避碰空間.引入斥力場調(diào)節(jié)策略優(yōu)化勢場模型,建立斥力場擾動機(jī)制調(diào)整斥力影響方式,消除傳統(tǒng)算法中局部極小點和目標(biāo)不可達(dá)等現(xiàn)象.在避碰空間應(yīng)用PAPF算法進(jìn)行路徑規(guī)劃仿真,仿真結(jié)果表明,機(jī)械臂跳出局部極小點,靈活順利避障,成功抵達(dá)目標(biāo)點,驗證了該方法的有效性和可行性.

針對車載綠籬修剪機(jī)難以在公園道路自動行走的問題,在視覺系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,提出一種初始點Hough變換算法,可用于指導(dǎo)小型車輛在公園道路的自動化導(dǎo)航,從而實現(xiàn)公園綠籬修剪的機(jī)械化和智能化.算法主要包括五部分:目標(biāo)區(qū)域的截取,HSI彩色空間的轉(zhuǎn)換,S分量圖的二值化及形態(tài)學(xué)處理,導(dǎo)航點的求取與導(dǎo)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(qū)域作為目標(biāo)區(qū)域;為了減少光照不均勻的影響,將RGB圖像轉(zhuǎn)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(tài)學(xué)處理填充二值圖像的孔洞;針對傳統(tǒng)的Hough變換計算量大的缺點,提出一種初始點Hough變換擬合導(dǎo)航路徑.試驗結(jié)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(yōu)點.

隨著綠化面積的大大增加,單純靠人工修剪綠籬已逐漸不能滿足需求,并且人工修剪效率低下,危險性高,環(huán)保性差。該文設(shè)計的電動綠籬修剪機(jī)以驅(qū)動車裝載綠籬修剪機(jī)的形式進(jìn)行修剪作業(yè),由手機(jī)APP進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。從機(jī)器整體設(shè)計要求入手,進(jìn)行驅(qū)動車以及綠籬修剪機(jī)的機(jī)械設(shè)計,加工制造驅(qū)動車及綠籬修剪機(jī)水平、垂直方向的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),選配驅(qū)動電機(jī)、推桿電機(jī)、刀具旋轉(zhuǎn)電機(jī)、導(dǎo)軌、電動千斤頂?shù)?完成電控設(shè)計及整機(jī)軟件編寫。