CN106561312A - 一种茶树修剪机 - Google Patents

Abstract

本发明属于园林机械设备领域。一种茶树修剪机，包括直流减速电机、蓄电池、升降机构、推车和修剪刀；其特征在于：所述升降机构包括单片机控制器、支撑组件、横杆和丝杆电机；所述单片机控制器设置在所述推车上；所述丝杆电机与所述支撑组件平行设置，丝杆电机的推杆上端与横杆铰接；所述丝杆电机的下端与推车固定连接，且所述丝杆电机与单片机控制器电性相连，并根据单片机控制器的控制命令正转或反转；所述横杆的一端连接有电动伸缩杆，电动伸缩杆的末端与所述修剪刀连接，所述电动伸缩杆与所述单片机控制器电性连接。本发明的茶树修剪机，其结构简单、操作方便、节能环保、修剪速度快、能够适应不同高度和宽度茶树的修剪。

Description

一种茶树修剪机

技术领域

本发明属于园林机械设备领域，具体涉及一种茶树修剪机。

背景技术

修剪是茶树优质高效树冠培养最重要的手段之一。目前，我国推广应用最多的修剪方法有定型修剪、轻修剪、深修剪、重修剪和台刈五中。其中，定型修剪主要起培养树冠骨架，促进分支，扩大树冠的作用；轻修剪主要起管理树冠的作用；深修剪、重修剪和台刈的主要目的是更新复壮树冠。根据茶树的生长发育特点、树式和相应的环境条件，合理应用不同的修剪方法及其配套技术措施，才能达到增产、提质和高效的目的。

以往，茶树修剪多是用修枝剪刀进行手工修剪，费时费力，作业质量较差。对于机械化茶园来说，要保证树冠整齐，形成理想的茶树采摘面，实现机械化采茶，就必须采用机械化修剪作业。现有的茶叶修剪工作，通常由工人手持修剪机操作，修剪机由一小型汽油发电机作为动力，发动机驱动修剪刀往复运动。这种修剪方式存在以下缺点：

1、由于包含有汽油发电机，修剪机整机重量通常至少在3公斤以上，工人手持采茶机长时间操作，劳动强度大，同时制约了工作效率。

2、汽油发电机噪声较大，工人长时间在大噪声环境下工作，会损坏身心健康。

3、由于工人手持修剪机操作，修剪机的高度和修剪平面会因为体力因素发生变化，影响修剪的美观质量。

4、工人修剪较矮的茶树时，需要长时间弯腰修剪，而且茶垅的宽度大小不一，若修剪刀的宽度不够，需要返回重新修剪。

发明内容

本发明克服了上述技术问题的缺点，提供了一种茶树修剪机，其结构简单、操作方便、节能环保、修剪速度快、能够适应不同高度和宽度茶树的修剪。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种茶树修剪机，包括直流减速电机、蓄电池、升降机构、推车和修剪刀；所述直流减速电机、蓄电池和升降机构均设置在所述推车上；所述直流减速电机连接所述蓄电池；所述修剪刀垂直固定在所述升降机构上，并通过钢丝软轴与所述直流减速电机相连；所述升降机构包括单片机控制器、支撑组件、横杆和丝杆电机；所述单片机控制器设置在所述推车上；所述支撑组件包括上支撑杆和下支撑杆，所述上支撑杆伸入下支撑杆内且上支撑杆沿下支撑杆上下滑动，所述上支撑杆的下端通过弹簧与下支撑杆连接，所述上支撑杆的顶部与横杆铰接，所述下支撑杆与推车固定连接，所述下支撑杆的上部安装有高度锁紧装置；所述高度锁紧装置连接所述单片机控制器；所述丝杆电机与所述支撑组件平行设置，丝杆电机的推杆上端与横杆铰接；所述丝杆电机的下端与推车固定连接，且所述丝杆电机与单片机控制器电性相连，并根据单片机控制器的控制命令正转或反转；所述横杆的一端连接有电动伸缩杆，电动伸缩杆的末端与所述修剪刀连接，所述电动伸缩杆与所述单片机控制器电性连接。

作为一种优选，所述横杆下端设有测距传感器，所述测距传感器与所述单片机控制器电性连接。

作为一种优选，所述单片机控制器采用STM32型单片机。

作为一种优选，所述推车上设有把手，所述把手上设有控制面板，所述控制面板上设有电源开关和调节升降机构高度与宽度的操作按钮；所述电源开关通过导线接入至蓄电池与直流减速电机构成的回路中；所述操作按钮与所述单片机控制器电性连接。

作为一种优选，所述推车底部与把手相对应的一端设有万向轮，推车底部与升降机构相对应的一端设有车轮。

作为一种优选，所述蓄电池额定输出为36～48伏，直流减速电机转速为3000～5000转/分，直流减速电机额定功率为250～350瓦。

作为一种优选，所述推车上设置有可拆装的罩壳。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明结构简单紧凑，调节灵活方便，操作省力速度快，修剪后的茶树平整性好。

(2)本发明通过升降机构能够自动调节修剪刀的处于一定的高度位置，相比手持式的茶叶修剪机，在修剪过程中，能可靠地保证修剪后的茶树表面高度一致且平面性好。

(3)本发明的升降机构可以保证修剪刀高度的调节很细致地进行，利用单片机控制器控制丝杆电机的正转或反转，调整好高度后再控制高度锁紧装置来固定整个装置，达到平稳修剪的目的。

(4)本发明的电动伸缩杆能通过单片机控制器调整伸出量，在修剪茶树时能保持位置固定，保证单侧位置修剪操作可以修剪出20cm～150cm宽度的茶垅。

(5)传统的手持式茶树修剪机，包含有汽油机，重量大，工人的劳动强度极大，效率低。而本发明在使用过程中，工人只需要推车前行，而不需要时刻关心手持修剪机的高度和平稳度，修剪效率高。

附图说明

图1是本发明一种茶树修剪机的结构示意图；

图中的附图标记为：1-直流减速电机；2-蓄电池；3-推车；4-修剪刀；5-钢丝软轴；6-单片机控制器；7-支撑组件；8-横杆；9-丝杆电机；10-高度锁紧装置；11-电动伸缩杆；12-测距传感器；13-把手；14-操作面板；15-万向轮；16-把手；17-罩壳。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。这些附图均为简化的结构示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

请参阅图1，一种茶树修剪机，包括一直流减速电机1、一蓄电池2、一升降机构、一推车3和一修剪刀4；所述直流减速电机1、蓄电池2和升降机构均设置在所述推车3上；所述直流减速电机1连接所述蓄电池2；所述修剪刀4垂直固定在所述升降机构上，并通过钢丝软轴5与所述直流减速电机1相连；所述升降机构包括一单片机控制器6、一支撑组件7、一横杆8和一丝杆电机9；所述单片机控制器6设置在所述推车3上；所述支撑组件7包括上支撑杆和下支撑杆，所述上支撑杆伸入下支撑杆内且上支撑杆沿下支撑杆上下滑动，所述上支撑杆的下端通过弹簧与下支撑杆连接，所述上支撑杆的顶部与横杆8铰接，所述下支撑杆与推车3固定连接，所述下支撑杆的上部安装有一高度锁紧装置10；所述高度锁紧装置10连接所述单片机控制器6；所述丝杆电机9与所述支撑组件7平行设置，丝杆电机9的推杆上端与横杆8铰接；所述丝杆电机9的下端与推车3固定连接，且所述丝杆电机9与单片机控制器6电性相连，并根据单片机控制器6的控制命令正转或反转；所述横杆8的一端连接有一电动伸缩杆11，电动伸缩杆11的末端与所述修剪刀4连接，所述电动伸缩杆11与所述单片机控制器6电性连接；所述横杆8下端还设有测距传感器12，所述测距传感器12与所述单片机控制器6电性连接。

其中，直流减速电机1是在普通直流电机的基础上，加上配套的齿轮减速箱，齿轮减速箱可以根据不同的速度比提供不同的转速和力矩；由于升降机构承架自身重量以及其上所承载的重量，为了使修剪机整体结构更稳固，本发明将直流减速电机1设置在推车3上使修剪机重心在推车3上，并通过一钢丝软轴5连接直流减速电机1和修剪刀4，钢丝软轴5是一种可以任意方向弯曲以绕越各种障碍，双跨长短距离的旋转动力的传动件，用于传递直流减速电机1输出的动力，使修剪刀4往复运动；修剪刀4选用往复式齿条形状的修剪刀4，结构紧凑、割幅大；本发明在单片机控制器6的控制下，丝杆电机9正转或反转以使其推杆上升或下降，进而带动横杆8上升或下降以调节修剪刀4所处的高度位置，支撑组件7与丝杆电机9配合运动，可以使升降机构结构更稳固；电动伸缩杆11可用于调节修剪刀4所处的悬伸位置，使用本发明的修剪机可以修剪一定范围内的不同高度或宽度的茶树的表面。

作为一种优选，所述推车3上设有把手13，所述把手13上设有控制面板14，所述控制面板14上设有电源开关和调节升降机构高度与宽度的操作按钮；所述电源开关通过导线接入至蓄电池2与直流减速电机1构成的回路中；所述操作按钮与所述单片机控制器6电性连接。

作为一种优选，所述推车3底部与把手13相对应的一端设有万向轮15，推车3底部与升降机构相对应的一端设有车轮16。可将车轮16直径适当设置较大，这样可以减缓茶道坑洼导致推车3的颠簸，万向轮15的下底面与车轮16的下底面平齐，以使推车3车身与地面平行，万向轮15的安装使得推车3前进过程中能够方便灵活的换向。

本发明用直流减速电机1转速为3000～5000转/分，直流减速电机1额定功率为300瓦，用直流减速电机1替代燃油发动机作为修剪动力源，运行可靠性高，有效避免了燃油发动机固有的运行噪声，废气排放。所述蓄电池2额定输出48伏的蓄电池2，充一次电可以使用8小时左右，另外备用蓄电池2一组调换，以便充电备用，适合长时间户外修剪茶树的工作。

作为一种优选，所述推车3上设置有可拆装的罩壳17，防止剪下的茶叶落在丝杆电机9或直流减速电机1上造成设备故障。

本发明的单片机控制器6主要用于控制升降机构的高度和宽度，作为一种优选，本实施例采用功耗低、性能高、内部具有丰富的输入输出口的STM32型单片机。所述测距传感器12通过所述输入输出口与单片机控制器6连接，所述测距传感器12采集横杆8距离地面的高度信号，并将此信号发送给所述单片机控制器6，单片机控制器6通过输入输出口将经处理将得到的信号发送给所述控制面板14，以控制丝杆电机9和高度锁紧机构工作。另外，所述单片机控制器6还能控制所述电动伸缩杆11的移动端作轴向移动，当电动伸缩杆11至所需行程时，单片机控制器6控制所述电动伸缩杆11停止运转。

其中，单片机控制器6的控制方法为：

(1)单片机控制器6和测距传感器12初始化；

(2)茶叶修剪机开始作业：丝杆电机9开始工作并将实时伸缩状态反馈给单片机控制器6；同时，测距传感器12测得当前修剪刀4的位置并将信号传送到单片机控制器6；

(3)单片机控制器6收到丝杆电机9的反馈信号和修剪刀4位置的实时信号，当程序判断出需要升高或降低升降机构时，单片机控制器6通过输入输出口打开高度锁紧装置10，然后驱动丝杆电机9转动，进而带动升降机构向上或向下移动，高度调整完毕后，单片机控制器6通过输入输出口关闭高度锁紧装置10；

(4)用户在控制面板14上输入电动伸缩杆11的伸出长度，当程序判断出需要伸长或缩短电动伸缩杆11时，单片机控制器6通过输入输出口驱动电动伸缩杆11作伸长或缩短运动。

本发明一种茶树修剪机的使用方法：工人将修剪机放置在需要修剪的植物旁的空地上，利用操作面板将电动伸缩杆11调整至合适的伸出位置并固定，测距传感器12用于检测要修剪到茶树的高度，并且将其与设定值进行比较，当其数值高于设定值时，测距传感器12输送信号给单片机控制器6，所述单片机控制器6控制修剪刀4进行茶树修剪工作，工人只需推动推车3，将修剪机放置于与茶树紧靠的位置，即可启动直流减速电机1，通过钢丝软轴5传至修剪刀4，修剪刀4的刀片做往复直线的修剪运动，此时，平缓地推动把手13，修剪机便可向前进行茶树修剪工作。当修剪工作完成后，测距传感器12检测到茶树高度与预设值相同，完成修剪工作，操作及其简单，并且修剪时，工人既不用将其背在身上，也不用将其手持作业，只需要设定修剪高度即设定预设值即可，降低了工人的劳动强度，减少了工人的劳动时间，提高了劳动效率。

本发明结构简单紧凑，调节灵活方便，操作省力速度快。通过升降机构能够自动调节修剪刀4的处于一定的高度和宽度位置，相比手持式的茶叶修剪机，在修剪过程中，能可靠地保证修剪后的茶树表面高度一致且平面性好。传统的手持式茶树修剪机，包含有汽油机，重量大，工人的劳动强度极大，效率低。而本发明在使用过程中，工人只需要推车3前行，而不需要时刻关心手持修剪机的高度和平稳度，修剪效率高。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (7)

1.一种茶树修剪机，包括直流减速电机、蓄电池、升降机构、推车和修剪刀；所述直流减速电机、蓄电池和升降机构均设置在所述推车上；所述直流减速电机连接所述蓄电池；所述修剪刀垂直固定在所述升降机构上，并通过钢丝软轴与所述直流减速电机相连；其特征在于：所述升降机构包括单片机控制器、支撑组件、横杆和丝杆电机；所述单片机控制器设置在所述推车上；所述支撑组件包括上支撑杆和下支撑杆，所述上支撑杆伸入下支撑杆内且上支撑杆能够沿下支撑杆上下滑动，所述上支撑杆的下端通过弹簧与下支撑杆连接，所述上支撑杆的顶部与横杆铰接，所述下支撑杆与推车固定连接，所述下支撑杆的上部安装有高度锁紧装置；所述高度锁紧装置连接所述单片机控制器；所述丝杆电机与所述支撑组件平行设置，丝杆电机的推杆上端与横杆铰接；所述丝杆电机的下端与推车固定连接，且所述丝杆电机与单片机控制器电性相连，并根据单片机控制器的控制命令正转或反转；所述横杆的一端连接有电动伸缩杆，电动伸缩杆的末端与所述修剪刀连接，所述电动伸缩杆与所述单片机控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种茶树修剪机，其特征在于：所述横杆下端设有测距传感器，所述测距传感器与所述单片机控制器电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种茶树修剪机，其特征在于：所述单片机控制器采用STM32型单片机。

4.根据权利要求1所述的一种茶树修剪机，其特征在于：所述推车上设有把手，所述把手上设有控制面板，所述控制面板上设有电源开关和调节升降机构高度与宽度的操作按钮；所述电源开关通过导线接入至蓄电池与直流减速电机构成的回路中；所述操作按钮与所述单片机控制器电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种茶树修剪机，其特征在于：所述推车底部与把手相对应的一端设有万向轮，推车底部与升降机构相对应的一端设有车轮。

6.根据权利要求1所述的一种茶树修剪机，其特征在于：所述蓄电池额定输出为36～48伏，直流减速电机转速为3000～5000转/分，直流减速电机额定功率为250～350瓦。

7.根据权利要求1所述的一种茶树修剪机，其特征在于：所述推车上设置有可拆装的罩壳。