CN105613064A - 一种绿篱苗木修剪机械手 - Google Patents

Abstract

一种绿篱苗木修剪机械手，涉及一种绿篱苗木修剪机械手，尤其是能能自动对绿篱和树木进行圆球、圆柱、圆锥、平面以及波浪面等各种形状造型的修剪机械手。包括承载车和装在承载车上方的具有五个自由度、六个活动度的绿篱苗木修剪机械手；该修剪机能够自动对景观树木进行多种形状的造型修剪，如圆球、圆柱和圆台等的造型修剪，还可对绿篱进行平面、倾斜面等修剪，并使修剪刀具的倾斜角度可以任意调整，修剪刀具固定在刀具倾斜角度调整机构的输出轴端，刀具可自由灵活的转动。

Description

一种绿篱苗木修剪机械手

技术领域

本发明涉及一种绿篱苗木修剪机械手，尤其是能能自动对绿篱和树木进行圆球、圆柱、圆锥、平面以及波浪面等各种形状造型的修剪机械手。

背景技术

目前，国内进行绿篱树木的修剪造型主要通过人工手持绿篱修剪机或剪刀进行，劳动强度大，工作效率低。随着我国城市化进程的加快以及公路建设的推进，绿篱苗木修剪以及造型已经变成景观绿化作业中的一项经常性的工作。其一方面体现为公路绿化带的修剪，另一方面体现为城市园林树木修剪。景观树木对高速公路起到稳定路基结构、避免雨水直接冲刷、保持水土、防风固沙、美化环境和吸收汽车尾气等作用，此外中央隔离绿化带还防止夜间相向行驶的车辆灯光炫目、减轻相向行驶的车辆接近的危险感及因行车而引起的精神疲劳，另外还有诱导视线、隔音防尘的、隔离车道、降低硬性防护成本等作用，给广大司机及乘车人员一种安全、舒适、自然的感觉。而城市园林绿化对城市生态系统首先起到改善气候的作用，如挣化空气、降低噪音、调节湿度、净化水体、土壤等，还是人们所需氧气的制造者。

在城市的景观苗木一般修剪为球形、半球形、圆柱形和圆锥形，绿化带灌木一般修剪为平面或者斜面或者波浪面。在城市道路绿带、高速公路分隔绿带、园林以及企事业单位绿地养护中，普遍使用修枝剪刀和手持式绿篱机进行修剪维护。通过绿化人员手持工具对绿篱及景观树木进行修剪造型作业主要存在的缺点可总结为:第一，绿篱机使用单缸汽油机作为动力，其噪声高，常常影响会到周围人员的正常学习或工作。第二，绿化工人的体力消耗大，由于绿篱常常需三面修剪，绿化工人需要手持修剪机，负重移动。第三，能耗高，并且空气污染严重，手持式绿篱机上普遍使用的二冲程汽油机燃烧效率低，排放大量的一氧化碳、二氧化硫等有毒有害气体。

专利号201310177236.8：一种可快速重构的多功能绿篱苗木修剪机械手，包括固定安装在承载车上的旋转底盘，固定安装在旋转底盘上端面的底座，与底座铰接的大臂，与大臂铰接的后臂，与后臂末端连接的过载防护机构，与过载防护机构连接的前臂，铰接在前臂末端的小臂连接架，安装在小臂连接架上的转轴，固定在转轴末端的小臂，铰接在小臂末端的修剪刀头连接架，以及固定于修剪刀头连接架下方的修剪刀头，还包括用于驱动大臂前后摆动的大臂推杆，用于驱动后臂上下俯仰的后臂推杆，用于驱动小臂上下翻转的小臂推杆，以及用于驱动转轴旋转的旋转动力马达。本发明具有修剪载荷的过载保护功能，根据不同的修剪类型更换不同的刀具，能够实现任意形状的景观树木的修剪与造型。

发明内容

为了顺应城市园林建设和公路绿化建设的迅猛发展，另一方面折射出现有绿化养护工具无法满足社会发展的需求。实现绿化苗木的机械化修剪和自动化修剪对改善绿化作业人员的劳动环境、减轻其劳动强度、提高修剪的效率和质量，并保障绿化作业人员的劳动安全起到十分积极的作用。因此，如何提高绿化苗木修剪的机械化以及自动化水平是一个迫切需要解决的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：圆柱坐标型机械臂包括一个旋转关节和两个移动关节，第一个关节为旋转关节，一般用作机械臂的旋转底盘，第二个关节是移动关节，用于实现机械臂在垂直轴方向的移动，第三个移动关节用于实现机械臂在圆柱的直径方向伸缩运动。圆柱坐标型机械臂具有结构简单，占用空间小、控制简单，对控制系统的实时性要求低等的优点。绿篱苗木修剪机械手不但要能够进行平面、倾斜面等的修剪，还要能够对景观树木进行几何造型，如圆球、半球、圆柱及圆台等几何造型。此外，修剪机械手具有足够的活动空间，以适应不同的绿化带、分车带的宽度，并且要确保能够到达伸入到其内部进行修剪作业。根据目前典型的城市道路绿化断面布置模式，确定了修剪机械手的工作范围，并应用前面章节的实验成果，对修剪机械手的工作载荷进行分析。此外对绿篱苗木修剪机械手的基本结构方案进行了分析，确定了其圆柱坐标机械手的基本结构方案，并结合绿篱树木的尺寸以及位置，最终确定各部件的基本尺寸。

本发明的有益效果是，能够自动对景观树木进行多种形状的造型修剪，如圆球、圆柱和圆台等的造型修剪，还可对绿篱进行平面、倾斜面等修剪，以降低绿篱修剪及造型的劳动强度以及劳动成本，提高工作的效率，并且提高国内在绿篱造型修剪领域的自动化水平。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的绿篱苗木修剪机结构简图。

图2是绿篱苗木修剪机圆柱修剪示意图。

图3是绿篱修剪机械手的结构图。

图中1.承载车，2.转盘，3.升降机构，4.伸缩机构，5.旋转机构，6.刀具升降机构，7.刀具倾斜度调整机构，8.修剪刀具。

具体实施方式

如图l所示，包括承载车和装在承载车上方的具有五个自由度、六个活动度的绿篱苗木修剪机械手。绿篱苗木修剪机械手包括转盘、主升降机构、伸缩机构、旋转机构、刀具升降机构和刀具倾斜度调整机构，修剪刀具装在刀具倾川度调铭机构的输出端。

在图2中，绿篱苗木修剪机械手进行圆柱修剪侧而修剪时，修剪机械手控制修剪刀具摆至竖直位置，通过伸缩机构和转盘的联合运动，使刀具绕树木中心做圆周运动，当圆柱侧面较长时，将修剪刀具降低一定高度后再绕树木中心做一个圆周运动，由此即可完成一个圆柱侧面的修剪。

在图3中，旋转底盘应控制在360度的范围内回转，主升降机构与伸缩机构连接，使伸缩机构能够随着一起上升或下降;伸缩机构的末端安装有过载防护机构以实现过载防护的功能;过载防护机构的末端与旋转机构固定连接，旋转机构使修剪刀具旋转，能够绕着旋转机构的竖直旋转轴进行任意角度的刀具升降机构能够驱使修剪刀在竖直上升或刀具倾斜角度调整机构固定安装在刀具升降机构的下端，其作用是使修剪刀具的倾斜角度可以任意调整，修剪刀具固定在刀具倾斜角度调整机构的输出轴端。

Claims (4)

1.一种绿篱苗木修剪机械手，其特征是：包括承载车和装在承载车上方的具有五个自由度、六个活动度的绿篱苗木修剪机械手。

2.根据权利要求1所述的一种绿篱苗木修剪机械手，其特征是：绿篱苗木修剪机械手包括转盘、主升降机构、伸缩机构、旋转机构、刀具升降机构和刀具倾斜度调整机构，修剪刀具装在刀具倾川度调铭机构的输出端。

3.根据权利要求1所述的一种绿篱苗木修剪机械手，其特征是：旋转底盘应控制在360度的范围内回转，主升降机构与伸缩机构连接，使伸缩机构能够随着一起上升或下降;伸缩机构的末端安装有过载防护机构以实现过载防护的功能。

4.根据权利要求1所述的一种绿篱苗木修剪机械手，其特征是：过载防护机构的末端与旋转机构固定连接，旋转机构使修剪刀具旋转，能够绕着旋转机构的竖直旋转轴进行任意角度的刀具升降机构能够驱使修剪刀在竖直上升或刀具倾斜角度调整机构固定安装在刀具升降机构的下端。