新型綠籬修剪機,它包括:車體;底盤回轉裝置,其包括底盤和底盤驅動機構,底盤可旋轉地安裝在車體上;靜臂支承,其一端安裝在底盤上;靜臂,其鉸接在靜臂支承的另一端上;舉升動力件,其設置在靜臂與靜臂支承之間,并用于驅動靜臂支承在靜臂上繞鉸接處旋轉;動臂,其一端套設在靜臂上,并可相對于靜臂滑動;伸縮動力件,其設置在靜臂與動臂之間,并用于驅動動臂相對于靜臂滑動;刀頭組件,其安裝在動臂的另一端.本發(fā)明能同時實現(xiàn)高位綠籬修剪,水平綠籬修剪與低位綠籬修剪三種修剪工況,修剪范圍更大,轉換工況速度快,結構簡單,操作方便,自動化程度高,工作,修剪工況多樣化,適用范圍廣.

自行式綠籬修剪機,旨在提供一種完全機械化修剪高速公路綠籬的設備,所采取的技術方案是:在基礎車上設有:水平剪,豎直剪,液壓油箱,液壓動力機構和操作室,豎直剪有豎直剪升降套,豎直剪升降梁,豎直剪水平伸縮套,豎直剪水平伸縮梁,并在其上設有豎直剪水平伸縮油缸,水平剪設有:水平剪升降套,水平剪升降梁兩者之間設有水平剪升降油缸,豎直剪及水平剪上均設有刀片,在水平剪升降套上設有回轉機構,水平剪和豎直剪均安裝在基礎車上,并與液壓動力機構,液壓油箱,操作室相聯(lián).它主要適用于高速公路綠籬枝條的整形修飾.

現(xiàn)代文明離不開,美化城鎮(zhèn)居民生活區(qū)環(huán)境是的重要環(huán)節(jié),以往城鎮(zhèn)環(huán)境中植物修剪維護保養(yǎng)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(chǎn)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(zhèn)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.

氣動剪枝機的工作原理 氣動剪枝機的組成.氣動剪枝機主要包括動力源(空氣壓縮機),氣動修剪工具和氣動附件(氣管,氣接頭)等3部分.空氣壓縮機按照動力來源可分為交流電機,汽油機及柴油機等驅動.按行走方式可分為手推式,機動式及拖拉機懸掛式等.氣動修剪工具包括氣動剪,氣動綠籬機及氣動油鋸等.常用的是氣動剪.氣動剪是氣動剪枝機的主要配套作業(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.

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.為了達到良好的綠化指標,需要對其進行定期的養(yǎng)護修剪.傳統(tǒng)的高速公路綠籬修剪設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(guī)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(jù)綠籬隔離帶的綠化指標和修剪機器人的技術要求,規(guī)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(yǎng)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(tǒng)的工作方式和控制系統(tǒng)的設計要求,完成驅動系統(tǒng)與控制系統(tǒng)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(chuàng)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(jié)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(shù)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(xù)動力學和避障規(guī)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(tǒng)坐標系,根據(jù)假設模態(tài)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(tǒng)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(yōu)化研究提供理論依據(jù).
(4)針對非結構環(huán)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(guī)劃解決方法.根據(jù)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(jié)策略優(yōu)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(tǒng)算法中局部極小點和目標不可達等現(xiàn)象.在避碰空間應用PAPF算法進行路徑規(guī)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.

基于公路養(yǎng)護設備的自動化控制要求,根據(jù)車載式綠籬修剪機的工作參數(shù)及性能指標,提出一種利用無線遙控技術對其進行智能化控制的技術方案,介紹控制系統(tǒng)的結構原理與硬件組成.通過對試驗樣機的實際測試,該遙控系統(tǒng)可通過便攜式控制器實現(xiàn)工作裝置的動作控制,減輕操作人員的勞動強度.對存在的控制精度不足及可靠性問題進行分析,并提出改進措施.系統(tǒng)結構簡單,經(jīng)過改進也可用于其他設備的控制.