CN112273185A - 用于园林绿化的智能化树木移栽系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及绿化环保技术领域，特别涉及一种用于园林绿化的智能化树木移栽系统，包括：牵引车；行走机构，其设置在牵引车的后方，行走机构包括直角梁；第二横梁；至少四组万向轮；挖土机构，其设置在容纳空间内；挖土机构包括弧形滑轨；多个弧形铲刀Ⅰ和两个弧形铲刀Ⅱ；三维激光扫描仪，其设置在挖土机构上；控制器，其包括驱动模块；数据库；计算分析模块，其与三维激光扫描仪通讯连接；其中，计算分析模块用于实时获取三维激光扫描仪的目标树木的树冠直径L₁，并将L₁与范围值L进行比较，获得比较结果，根据比较结果驱动挖土机构进行挖土球作业。本发明提供的用于园林绿化的智能化树木移栽系统，可快速有效的实现对目标树木的挖取及运输移栽，节约人力资源，有效提高工作效率。

Description

用于园林绿化的智能化树木移栽系统

技术领域

本发明涉及绿化环保设备技术领域，特别涉及一种用于园林绿化的智能化树木移栽系统。

背景技术

城市建设和小区绿化中需要大量植入树木，从苗圃园林转移树木时需要带土球移植，而传统依靠人力进行移植的方式效率较低。基于这样的背景，机械化移植树木代替人力移植是必然的趋势。现阶段世界范围的挖树机结构和工作原理多种多样，但并未形成相对统一的标准，各个产品都有自己的优劣势，尚处在技术探索和产品优化阶段。已有的挖树技术存在以下问题：1)挖出带土球的树木后，还需要用人力将其搬运到运输车上，不能很好的节约人力，且降低挖树效率；2)当树木体积较大或重量较大时，挖出带土球的树木后会由于重心靠前而容易倾倒，发生晃动造成土球损坏；3)不能很好的适用于地势不够平缓的工作场景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于园林绿化的智能化树木移栽系统，可快速有效的实现对目标树木的挖取及运输移栽，节约人力资源，有效提高工作效率。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于园林绿化的智能化树木移栽系统，包括以下步骤：

牵引车，其上设置带有可启闭的抓夹的机械臂；

行走机构，其设置在牵引车的后方，行走机构包括直角梁，其包括首尾衔接设置的第一横梁和纵梁；第二横梁，其一端可滑动的设置在纵梁上，且第二横梁与第一横梁均水平延伸设置在纵梁的同侧，以在纵梁、第一横梁和第二横梁之间形成一长度可变的容纳空间；至少四组万向轮，其中，至少两组万向轮通过伸缩支腿分别设置在纵梁的两端，剩余至少两组万向轮分别通过伸缩支腿设置在第一横梁和第二横梁的自由端上；

挖土机构，其包括弧形滑轨，其水平延伸设置在所述容纳空间内，且弧形滑轨的两端轴连接设置在第一横梁和第二横梁的内侧壁上，弧形滑轨的主体通过轴连接可上下旋转的设置在容纳空间内；弧形滑轨的开口朝向与所述容纳空间的开口朝向一致，且弧形滑轨所对应的圆心角A大于180°；弧形滑轨包括首尾相互铰接设置的多个第一轨道；多个弧形铲刀Ⅰ，其一一对应可滑动的设置在多个第一轨道上；两个弧形铲刀Ⅱ，其分别可水平相向滑动的设置在多个弧形铲刀Ⅰ的内侧，且两个弧形铲刀Ⅱ分别设置在靠近第一横梁和第二横梁处，以使得水平相向滑动设置的两个弧形铲刀Ⅱ的部分外侧边沿可启闭的咬合设置；

三维激光扫描仪，其设置在挖土机构上，三维激光扫描仪用于定位目标树木并扫描获取目标树木的树冠直径L1；

控制器，其包括驱动模块，驱动模块与行走机构和挖土机构通讯连接；数据库，其内预存储有呈阶梯递增的树冠直径的范围值L的数据表，数据表内还对应范围值L预存储呈阶梯递增的可挖取的土球直径的范围值H；计算分析模块，其与三维激光扫描仪通讯连接；

其中，计算分析模块用于实时获取三维激光扫描仪的目标树木的树冠直径L₁，并将L₁与范围值L进行比较，获得比较结果：即L₁对应的范围值L以及对应的土球直径的范围值H；并将比较结果发送至驱动模块，所述驱动模块用于实时查询第一横梁和第二横梁前一时刻的距离值D，并将获得的距离值D与接收到的土球直径的范围值H进行比较，若距离值D落于土球直径的范围值H内，则驱动所述挖土机构进入挖土球作业；若D落于土球直径的范围值H外，则调整第一横梁和第二横梁之间的距离落于范围值H内，之后再驱动挖土机构进入挖土球作业。

优选的是，所述范围值H的最大端点值为150cm。

优选的是，还包括：

至少一个起吊组件，其包括竖直设置在直角梁或第二横梁上的支撑杆；定滑轮，其设置在支撑杆的顶端；卷扬机，其设置在支撑杆上；吊绳，其一端卷绕设置在卷扬机上，另一端经定滑轮后固定至多个弧形铲刀Ⅰ上。

优选的是，还包括：

第一液压杆，其与纵梁平行设置，且第一液压杆的一端固定在靠近直角梁的直角处，第一液压杆的另一端铰接设置在第二横梁上，且第一液压杆的另一端靠近第二横梁与纵梁的滑动接触处。

优选的是，还包括：

一对裂隙，其对应开设在第一横梁和第二横梁上，且一对裂隙分别自第一横梁的自由端和第二横梁的自由端设置；

两组滑动伸缩组件，其分别对应滑动设置在一对裂隙内，其中，任一组滑动伸缩组件还包括支撑板，其一端滑动铰接设置在对应的裂隙内，另一端向其所在的第一横梁或第二横梁的外侧延伸设置；第二液压杆，其一端铰接设置在支撑板的另一端上，第二液压杆的另一端铰接设置在相邻的一个弧形铲刀Ⅱ的前端上。

优选的是，任一第一轨道的长度大于对应滑动设置在其上的弧形铲刀Ⅰ的横切面宽度。

优选的是，所述数据表中任一组范围值L中的两个端点值的差值A为10cm≤A≤25cm；范围值H中任一定值与范围值L中任一定值的比例为1:8-1:2。

优选的是，还包括多个挖齿，其分别设置在两个弧形铲刀Ⅱ的下端和多个弧形铲刀Ⅰ的下端。

本发明的有益效果是：

牵引车可采用小型车辆，其上设置有带有可启闭的抓夹的机械臂用于辅助固定待移栽的目标树木的树干；

行走机构用于支撑固定挖土机构，并在牵引车的牵引下移动挖土机构，当靠近目标树木时，可通过牵引车倒车推动挖土机构，使得弧形滑轨逐渐靠近目标树木，并调整目标树木的树干处于弧形滑轨的中心处后停止移动，在此过程中，三维激光扫描仪对目标树木进行定位以及扫描树冠的直径，进而对弧形滑轨的展开角度进行调整，以达到合适的土球挖取直径，之后再通过控制器控制进入挖土作业；

挖土作业过程中，首先采用机械臂的抓夹抓握固定住待移栽的目标树木的树干；之后，将多个弧形铲刀Ⅰ旋转一定角度至其下端基本垂直于地面，之后，再驱动伸缩支腿收缩至多个弧形铲刀Ⅰ抵顶在地面上，之后轴连接的电机驱动多个弧形铲刀Ⅰ旋转向下插入土体，直至弧形滑轨旋转至近水平状态之后，再驱动两个弧形铲刀Ⅱ相向滑动并最终咬合，之后，同步启动机械臂和伸缩支腿，将挖土机构连同目标树木同步提起，完成目标树木的土球挖取。在牵引车的牵引下，移动至宽敞路面，之后，可通过机械臂和伸缩支腿相配合将目标树木放置于适宜的装载车上进行运输；若近距离运输，可采用本发明的用于树木移栽的自动挖掘机进行运输，方便快捷。

控制器用于根据不同目标树木的树冠直径，在数据库内检索对应的土球直径数据，并通过控制器调整挖土机构中第一横梁和第二横梁之间的距离，进而可以调整弧形滑轨的展开角度，以最终实现对目标树木适宜的土球直径进行调整，以有效提高目标树木的移栽成活率。

综上，本发明提供的用于园林绿化的智能化树木移栽系统，可快速有效的实现对目标树木的挖取及运输移栽，节约人力资源，有效提高工作效率。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例中所述的用于园林绿化的智能化树木移栽系统的俯视结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例中所述的用于园林绿化的智能化树木移栽系统的侧视结构示意图；

图3为根据本发明一个实施例中所述的行走机构及挖土机构的侧视结构示意图；

图4为根据本发明一个实施例中所述的行走机构及挖土机构的俯视结构示意图；

图5为根据本发明再一个实施例中所述的用于园林绿化的智能化树木移栽系统的俯视结构示意图；

图6为根据本发明再一个实施例中所述的用于园林绿化的智能化树木移栽系统的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-2所示，一种用于园林绿化的智能化树木移栽系统，包括：牵引车10，其上设置带有可启闭的抓夹1011的机械臂101；行走机构20，其设置在牵引车的后方，行走机构包括直角梁201，其包括首尾衔接设置的第一横梁2011和纵梁2012；第二横梁202，其一端可滑动的设置在纵梁上，且第二横梁与第一横梁均水平延伸设置在纵梁的同侧，以在纵梁、第一横梁和第二横梁之间形成一长度可变的容纳空间；至少四组万向轮203，其中，至少两组万向轮通过伸缩支腿2031分别设置在纵梁的两端，剩余至少两组万向轮分别通过伸缩支腿设置在第一横梁和第二横梁的自由端上；根据用于园林绿化的智能化树木移栽系统使用的环境及树木的种类、大小对万向轮的数量进行调整，伸缩支腿一般设置为倾斜向外，一方面对挖树机构起到稳定支撑作用；为了挖树作业更稳定，可部分采用刹车万向轮；挖土机构30，其包括弧形滑轨301，其水平延伸设置在所述容纳空间内，且弧形滑轨的两端轴连接设置在第一横梁和第二横梁的内侧壁上，弧形滑轨的主体通过轴连接可上下旋转的设置在容纳空间内；弧形滑轨的开口朝向与所述容纳空间的开口朝向一致，且弧形滑轨所对应的圆心角A大于180°；弧形滑轨包括首尾相互铰接设置的多个第一轨道；多个弧形铲刀Ⅰ302，其一一对应可滑动的设置在多个第一轨道上；两个弧形铲刀Ⅱ303，其分别可水平相向滑动的设置在多个弧形铲刀Ⅰ的内侧，且两个弧形铲刀Ⅱ分别设置在靠近第一横梁和第二横梁处，以使得水平相向滑动设置的两个弧形铲刀Ⅱ的部分外侧边沿可启闭的咬合设置；两个弧形铲刀Ⅱ与多个弧形铲刀Ⅰ的高度近相同，宽度根据弧形滑轨的开口大小进行适应性设置，且当两个弧形铲刀Ⅱ相对多个弧形铲刀Ⅰ水平滑动合拢以实现土球的上端主体的挖取，且当两个弧形铲刀Ⅱ滑动合拢后，两个弧形铲刀Ⅱ仍有部分与多个弧形铲刀交错接触部分，以保持结构稳定；三维激光扫描仪40，其设置在挖土机构上，三维激光扫描仪用于定位目标树木并扫描获取目标树木100的树冠直径L1；控制器，其包括驱动模块，驱动模块与行走机构和挖土机构通讯连接；数据库，其内预存储有呈阶梯递增的树冠直径的范围值L的数据表，数据表内还对应范围值L预存储呈阶梯递增的可挖取的土球直径的范围值H；计算分析模块，其与三维激光扫描仪通讯连接；其中，计算分析模块用于实时获取三维激光扫描仪的目标树木的树冠直径L₁，并将L₁与范围值L进行比较，获得比较结果：即L₁对应的范围值L以及对应的土球直径的范围值H；并将比较结果发送至驱动模块，所述驱动模块用于实时查询第一横梁和第二横梁前一时刻的距离值D，并将获得的距离值D与接收到的土球直径的范围值H进行比较，若距离值D落于土球直径的范围值H内，则驱动所述挖土机构进入挖土球作业；若D落于土球直径的范围值H外，则调整第一横梁和第二横梁之间的距离落于范围值H内，之后再驱动挖土机构进入挖土球作业。

在本方案中，牵引车可采用小型车辆，其上设置有带有可启闭的抓夹的机械臂用于辅助固定待移栽的目标树木的树干；

行走机构用于支撑固定挖土机构，并在牵引车的牵引下移动挖土机构，当靠近目标树木时，可通过牵引车倒车推动挖土机构，使得弧形滑轨逐渐靠近目标树木，并调整目标树木的树干处于弧形滑轨的中心处后停止移动，在此过程中，三维激光扫描仪对目标树木进行定位以及扫描树冠的直径，进而对弧形滑轨的展开角度进行调整，以达到合适的土球挖取直径，之后再通过控制器控制进入挖土作业；

挖土作业过程中，首先采用机械臂的抓夹抓握固定住待移栽的目标树木的树干；之后，将多个弧形铲刀Ⅰ旋转一定角度至其下端基本垂直于地面，之后，再驱动伸缩支腿收缩至多个弧形铲刀Ⅰ抵顶在地面上，之后轴连接的电机驱动多个弧形铲刀Ⅰ旋转向下插入土体，直至弧形滑轨旋转至近水平状态之后，再驱动两个弧形铲刀Ⅱ相向滑动并最终咬合，之后，同步启动机械臂和伸缩支腿，将挖土机构连同目标树木同步提起，完成目标树木的土球挖取。在牵引车的牵引下，移动至宽敞路面，之后，可通过机械臂和伸缩支腿相配合将目标树木放置于适宜的装载车上进行运输；若近距离运输，可采用本发明的用于树木移栽的自动挖掘机进行运输，方便快捷。

在实际应用中，可根据实际的应用环境，确定牵引车的性能参数；至少四组万向轮可采用普通橡胶轮胎，也可采用履带式滚轮；伸缩支腿可采用液压伸缩杆设置；

根据不同目标树木的树冠直径，在数据库内检索对应的土球直径数据，并通过控制器调整挖土机构中第一横梁和第二横梁之间的距离，进而可以调整弧形滑轨的展开角度，以最终实现对目标树木适宜的土球直径进行调整，以有效提高目标树木的移栽成活率。

一个优选方案中，所述范围值H的最大端点值为150cm。在本方案中，确定了本申请提供的用于园林绿化的智能化树木移栽系统可挖取的最大的土球直径为150cm；

如图3所示，一个优选方案中，还包括：至少一个起吊组件50，其包括竖直设置在直角梁或第二横梁上的支撑杆501；定滑轮502，其设置在支撑杆的顶端；卷扬机，其设置在支撑杆上；吊绳503，其一端卷绕设置在卷扬机上，另一端经定滑轮后固定至多个弧形铲刀Ⅰ上。至少一个起吊组件的通过卷扬机配合定滑轮辅助起吊多个弧形铲刀Ⅰ以铰接点为圆心相对地面旋转一定角度，方便其调整多个弧形铲刀Ⅰ的下端相对地面的所在位置，以在地面的切入口处完成土球外周的初步定位，以实现掘取一定直径的土球要求。

如图4所示，一个优选方案中，还包括：第一液压杆60，其与纵梁平行设置，且第一液压杆的一端固定在靠近直角梁的直角处，第一液压杆的另一端铰接设置在第二横梁上，且第一液压杆的另一端靠近第二横梁与纵梁的滑动接触处。第一液压杆的伸缩用于调整第二横梁与第一横梁之间的距离，结构简单，方便实用。

如图5-6所示，一个优选方案中，还包括：一对裂隙70，其对应开设在第一横梁和第二横梁上，且一对裂隙分别自第一横梁的自由端和第二横梁的自由端设置；两组滑动伸缩组件80，其分别对应滑动设置在一对裂隙内，其中，任一组滑动伸缩组件还包括支撑板801，其一端滑动铰接设置在对应的裂隙内，另一端向其所在的第一横梁或第二横梁的外侧延伸设置；第二液压杆802，其一端铰接设置在支撑板的另一端上，第二液压杆的另一端铰接设置在相邻的一个弧形铲刀Ⅱ的前端上。两组滑动伸缩组件分别设置在一对裂隙内，在第二液压杆的伸缩过程中，驱动两个弧形铲刀Ⅱ水平相向滑动，在滑动过程中，实现目标树木周围的土球周缘切割成型。两个弧形铲刀Ⅱ部分外侧边沿可启闭的咬合设置，一方面提高多个弧形铲刀Ⅰ和两个弧形铲刀Ⅱ围拢成的漏斗形结构的稳定性，另一方面，在两个弧形铲刀Ⅱ的外侧边沿设置咬合齿以提高其穿透力，方便挖掘作业。

一个优选方案中，任一第一轨道的长度大于对应滑动设置在其上的弧形铲刀Ⅰ的横切面宽度。以方便的实现，在调整多个第一轨道之间的角度时同步带动不同的多个弧形铲刀Ⅰ的设置角度。

一个优选方案中，所述数据表中任一组范围值L中的两个端点值的差值A为10cm≤A≤25cm；比如：差值A为10cm、13cm、16cm、20cm或25cm；

范围值H中任一定值与范围值L中任一定值的比例为1:8-1:2。根据树木种类的不同存在较大差异，在相同树冠直径的前提下，落叶树、针叶树、常绿阔叶树的土球直径逐渐增大，以提高树木的移栽成活率。在实际应用中，可通过人工选择的方式，初步确定树木种类，之后再通过树冠直径在数据库中选择合适的土球直径。比如：比例为1:8、1:7、1:6、1:5、1:4、1:3或1:2。

一个优选方案中，还包括多个挖齿，其分别设置在两个弧形铲刀Ⅱ的下端和多个弧形铲刀Ⅰ的下端。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种用于园林绿化的智能化树木移栽系统，其特征在于，包括：

牵引车，其上设置带有可启闭的抓夹的机械臂；

行走机构，其设置在牵引车的后方，行走机构包括直角梁，其包括首尾衔接设置的第一横梁和纵梁；第二横梁，其一端可滑动的设置在纵梁上，且第二横梁与第一横梁均水平延伸设置在纵梁的同侧，以在纵梁、第一横梁和第二横梁之间形成一长度可变的容纳空间；至少四组万向轮，其中，至少两组万向轮通过伸缩支腿分别设置在纵梁的两端，剩余至少两组万向轮分别通过伸缩支腿设置在第一横梁和第二横梁的自由端上；

挖土机构，其包括弧形滑轨，其水平延伸设置在所述容纳空间内，且弧形滑轨的两端轴连接设置在第一横梁和第二横梁的内侧壁上，弧形滑轨的主体通过轴连接可上下旋转的设置在容纳空间内；弧形滑轨的开口朝向与所述容纳空间的开口朝向一致，且弧形滑轨所对应的圆心角A大于180°；弧形滑轨包括首尾相互铰接设置的多个第一轨道；多个弧形铲刀Ⅰ，其一一对应可滑动的设置在多个第一轨道上；两个弧形铲刀Ⅱ，其分别可水平相向滑动的设置在多个弧形铲刀Ⅰ的内侧，且两个弧形铲刀Ⅱ分别设置在靠近第一横梁和第二横梁处，以使得水平相向滑动设置的两个弧形铲刀Ⅱ的部分外侧边沿可启闭的咬合设置；

三维激光扫描仪，其设置在挖土机构上，三维激光扫描仪用于定位目标树木并扫描获取目标树木的树冠直径L1；以及

控制器，其包括驱动模块，驱动模块与行走机构和挖土机构通讯连接；数据库，其内预存储有呈阶梯递增的树冠直径的范围值L的数据表，数据表内还对应范围值L预存储呈阶梯递增的可挖取的土球直径的范围值H；计算分析模块，其与三维激光扫描仪通讯连接；

其中，计算分析模块用于实时获取三维激光扫描仪的目标树木的树冠直径L₁，并将L₁与范围值L进行比较，获得比较结果：即L₁对应的范围值L以及对应的土球直径的范围值H；并将比较结果发送至驱动模块，所述驱动模块用于实时查询第一横梁和第二横梁前一时刻的距离值D，并将获得的距离值D与接收到的土球直径的范围值H进行比较，若距离值D落于土球直径的范围值H内，则驱动所述挖土机构进入挖土球作业；若D落于土球直径的范围值H外，则调整第一横梁和第二横梁之间的距离落于范围值H内，之后再驱动挖土机构进入挖土球作业。

2.如权利要求1所述的用于园林绿化的智能化树木移栽系统，其特征在于，所述范围值H的最大端点值为150cm。

3.如权利要求1所述的用于园林绿化的智能化树木移栽系统，其特征在于，还包括：

至少一个起吊组件，其包括竖直设置在直角梁或第二横梁上的支撑杆；定滑轮，其设置在支撑杆的顶端；卷扬机，其设置在支撑杆上；吊绳，其一端卷绕设置在卷扬机上，另一端经定滑轮后固定至多个弧形铲刀Ⅰ上。

4.如权利要求1所述的用于园林绿化的智能化树木移栽系统，其特征在于，还包括：

第一液压杆，其与纵梁平行设置，且第一液压杆的一端固定在靠近直角梁的直角处，第一液压杆的另一端铰接设置在第二横梁上，且第一液压杆的另一端靠近第二横梁与纵梁的滑动接触处。

5.如权利要求1所述的用于园林绿化的智能化树木移栽系统，其特征在于，还包括：

一对裂隙，其对应开设在第一横梁和第二横梁上，且一对裂隙分别自第一横梁的自由端和第二横梁的自由端设置；

两组滑动伸缩组件，其分别对应滑动设置在一对裂隙内，其中，任一组滑动伸缩组件还包括支撑板，其一端滑动铰接设置在对应的裂隙内，另一端向其所在的第一横梁或第二横梁的外侧延伸设置；第二液压杆，其一端铰接设置在支撑板的另一端上，第二液压杆的另一端铰接设置在相邻的一个弧形铲刀Ⅱ的前端上。

6.如权利要求1所述的用于园林绿化的智能化树木移栽系统，其特征在于，任一第一轨道的长度大于对应滑动设置在其上的弧形铲刀Ⅰ的横切面宽度。

7.如权利要求1所述的用于园林绿化的智能化树木移栽系统，其特征在于，所述数据表中任一组范围值L中的两个端点值的差值A为10cm≤A≤25cm；

范围值H中任一定值与范围值L中任一定值的比例为1:8-1:2。

8.如权利要求1所述的用于园林绿化的智能化树木移栽系统，其特征在于，还包括多个挖齿，其分别设置在两个弧形铲刀Ⅱ的下端和多个弧形铲刀Ⅰ的下端。

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