CN112544237A - 一种自动化果树剪枝机械设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化果树剪枝机械设备及控制方法，包括修剪机械装置、机架总成装置和液压驱动系统总成，所述机架总成装置包括固定架、横向滑接在固定架上的横移架、铰接在横移架上的转动架以及滑接在转动架上的伸长架，所述液压驱动系统总成包括横移液压缸、角度调节液压缸和高度调节液压缸，横移液压缸的两端连接固定架和横移架，角度调节液压缸的两端连接横移架和转动架，高度调节液压缸的两端连接转动架和伸长架，修剪机械装置安装在伸长架上，通过横移液压缸实现修剪机械装置的横向伸缩移动；通过高度调节液压缸实现修剪机械装置的高度伸缩调节；通过角度调节液压缸实现修剪机械装置的角度调节；可适应修剪时对不同树形、高度、角度的需求。

Description

一种自动化果树剪枝机械设备及控制方法

技术领域

本发明涉及农林机械技术领域，尤其涉及到自动化果树剪枝机械领域，具体是指一种自动化果树剪枝机械设备及控制方法。

背景技术

我国是水果产业大国，以苹果为例，我国苹果种植规模和产量居世界第一，全国苹果总产量达到近4亿吨。近年，耕地面积逐渐减少且农村劳动力短缺，这使传统的种植管理模式和方法不再适应现代化的发展趋势。规模化的矮砧密植果树种植和现代化的果园管理模式得到广泛推广，矮砧密植果树的机械化作业也将逐步替代传统果树作业方式。

规模化的矮砧密植果树管理作业中的整枝修剪对水果的生产具有重要的作用，果树生产作业期间，整枝修剪是最为耗时费力的作业环节。修剪作业的好坏对水果后期的产量以及质量都有着直接影响。现代果园种植规模大，修剪工作主要依靠于人工，存在着技术性要求高、劳动强度大、作业效率低等问题。近年，果树剪枝作业的配套机械技术也有一定的发展，但目前常用的剪枝机械多为半自动手持式剪切、锯片式，结构简单，但依然需要较高的人工技术要求与劳动力。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种自动化果树剪枝机械设备及控制方法，该设备结构合理、自动化程度高，可以有效解决剪枝作业劳动强度大、自动化程度低、剪枝设备不成熟、作业效率低等问题。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种自动化果树剪枝机械设备，包括修剪机械装置、机架总成装置和液压驱动系统总成，所述机架总成装置包括固定架、横向滑接在固定架上的横移架、铰接在横移架上的转动架以及滑接在转动架上的伸长架，所述液压驱动系统总成包括横移液压缸、角度调节液压缸和高度调节液压缸，横移液压缸的两端连接固定架和横移架，角度调节液压缸的两端连接横移架和转动架，高度调节液压缸的两端连接转动架和伸长架，所述修剪机械装置安装在伸长架上。

本方案中的固定架安装在拖拉机的前端，通过控制横移液压缸，实现横移架的横向伸缩移动；通过控制角度调节液压缸，实现转动架的角度调节；通过控制高度调节液压缸，实现伸长架的高度伸缩调节；并通过安装在伸长架上的修剪机械装置对果树进行修剪，可适应果园果树修剪时对不同树形、高度、角度的需求。

作为优化，所述修剪机械装置包括均安装在伸长架上的纵向修剪装置和顶部修剪装置，所述纵向修剪装置包括固接在伸长架上的纵向锯座支撑方管、安装在纵向锯座支撑方管上的多个锯片支撑单体以及安装在纵向锯座支撑方管上的一个驱动支撑单体，驱动支撑单体通过链条与锯片支撑单体连接；所述顶部修剪装置包括铰接在伸长架上的顶部锯座支撑直角方管、安装在顶部锯座支撑直角方管上的多个锯片支撑单体以及安装在顶部锯座支撑直角方管上的一个驱动支撑单体，所述驱动支撑单体通过链条与锯片支撑单体连接，所述顶部修剪装置还包括带动顶部锯座支撑直角方管摆动的顶部方管驱动机构；锯片支撑单体和驱动支撑单体上均装有修剪锯片，所述修剪机械装置还包括带动驱动支撑单体旋转的液压马达。

本方案中的液压马达驱动修剪锯片旋转，从而对果树进行修剪，纵向修剪装置主要对果树的侧面进行修剪，顶部修剪装置主要对果树的顶部进行修剪。

作为优化，所述锯片支撑单体包括锯座轴、第一轴承座和第二轴承座，第一轴承座和第二轴承座分别固接在顶部锯座支撑直角方管或顶部锯座支撑直角方管的两个相对的管壁上，所述锯座轴与第一轴承座轴接，所述锯座轴的一端与第二轴承座轴接，锯座轴的另一端与修剪锯片固接，所述锯片支撑单体还包括安装在锯座轴上的链轮，所述第一轴承座对应的管壁上开有容链轮和第二轴承座穿过的第一穿过孔。

本方案中的链轮带动锯座轴旋转，通过锯座轴带动修剪锯片旋转对果树进行修剪，本方案中第一轴承座对应的管壁上开有容传动轮和第二轴承座穿过的第一穿过孔，在安装时，将锯片支撑单体组装好之后通过第一穿过孔将锯片支撑单体放入锯座支撑矩管中，然后将第一轴承座和第二轴承座分别固接在锯座支撑矩管两个相对的管壁上，可以便于锯片支撑单体的安装，同时可以缩小整个修剪机械装置的体积。

作为优化，所述驱动支撑单体包括第一主动轴承座、第二主动轴承座、主动锯片座和主动轴，第一主动轴承座和第二主动轴承座分别固接在顶部锯座支撑直角方管或顶部锯座支撑直角方管的两个相对的管壁上，主动锯片座轴接在第一主动轴承座上，主动轴轴接在第二主动轴承座上，主动锯片座和主动轴通过键连接，主动锯片座上装有修剪锯片，所述主动轴上装有链轮，驱动支撑单体的链轮与锯片支撑单体上的链轮连接，所述主动轴与液压马达连接。

本方案中的液压马达带动主动轴旋转，主动轴上的链轮带动同一个方管上所有链轮转动，从而带动所有修剪锯片一同旋转。

作为优化，所述顶部方管驱动机构包括顶部角度调节液压缸以及齿轮齿条机构，所述齿轮齿条机构中的齿轮与顶部锯座支撑直角方管固接，所述齿轮齿条机构中的齿条与顶部角度调节液压缸的伸缩端连接。

本方案中的顶部角度调节液压缸带动齿轮齿条机构中的齿条移动，从而通过齿条带动齿轮转动，从而带动顶部锯座支撑直角方管转动，通过齿轮齿条结构可以增大顶部锯座支撑直角方管的旋转角度，对果树顶部起到更好的修剪作用。

作为优化，所述转动架铰接在横移架横移方向的一端。本方案中转动架铰接在横移架横移方向的一端，从而将转动架设置在拖拉机行进方向的一侧，延长横向的切割范围。

作为优化，所述转动架的铰接轴线前后设置。本方案中转动架的铰接轴线前后设置，从而使转动架左右摆动，从而适应果园果树修剪时对不同树形、大小、角度的需求。

作为优化，所述伸长架竖向滑接在转动架上。本方案中伸长架竖向滑接在转动架上，从而适应果园果树修剪时对不同高度的需求。

作为优化，所述液压驱动系统总成还包括液压站。本方案中的液压驱动系统总成还包括液压站，由于拖拉机自带的液压系统供油量有限，很难满足各个油缸的需求，因此另外设置液压站，可以通过拖拉机的后输出转轴驱动液压站，为各个油缸和液压马达提供动力。

一种使用自动化果树剪枝机械设备进行作业的控制方法，包括如下步骤：

a.触摸屏中存储有果树剪枝机械设备的信息采集控制系统，包括GPS定位、速度和路径规划等信息;PLC控制器中存储有果树剪枝机械设备的自动化控制程序（可根据现有技术编程），控制内容包括设备行进方向、液压缸伸缩和液压马达转速的启停和调节；

b.触摸屏把通过路径规划和GPS接收机的位置信息整合后，发送给PLC控制器进而控制电动方向盘，实现果树剪枝机械设备按规划路径自动行进；

c.触摸屏接收GPS接收机的拖拉机行进速度信息，给出修剪锯片（6）转速信息并发送给PLC控制器，控制器控制继电器进而控制电磁比例阀来调整液压马达的转速，实现修剪锯片的转速调节；

d.PLC控制器接收横移液压缸位置传感器的信息，通过控制继电器进而控制横移液压缸电磁阀，实现调整剪枝机械装置的水平移动；

e.PLC控制器接收角度调节液压缸位置传感器的信息，通过控制继电器进而控制角度调节液压缸电磁阀，实现调整剪枝机械装置的角度；

f.PLC控制器接收高度调节液压缸位置传感器的信息，通过控制继电器进而控制高度调节液压缸电磁阀，实现调整剪枝机械装置的高度；

g.PLC控制器接收顶部角度调节液压缸位置传感器的信息，通过控制继电器进而控制顶部角度调节液压缸电磁阀，实现调整顶部剪枝机械装置的角度；

h.PLC控制器接收姿态传感器的信息，并上传自触摸屏的控制系统，触摸屏给出指令，PLC控制器通过步骤d、e、f、g实现剪枝机械装置的水平、高度和角度的自动调节，适应果园果树修剪时对不同树形、高度、角度的需求。

本发明的有益效果为：本发明的一种自动化果树剪枝机械设备，操作简单、设计合理、效率高，有效的降低了劳动力并提高了果树剪枝效率，有利于实现果树剪枝作业的智能化、自动化。

（1）本发明的修剪机械装置通过链条传动，有效提高了修剪设备的可靠性、稳定性、耐用性。

（2）本发明可直接与普通拖拉机挂接，很大程度降低了驾驶难度、提高了果园剪枝效率、方便调整挂接方式。

（3）本发明通过控制横移液压缸，实现修剪机械装置的横向伸缩移动；通过控制高度调节液压缸，实现修剪机械装置的高度伸缩调节；通过控制角度调节液压缸，实现修剪机械装置的角度调节；通过控制顶部角度调节液压缸，实现顶部修剪装置的角度调节；可适应果园果树修剪时对不同树形、高度、角度、顶部角度的需求。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明机架总成装置结构示意图；

图3为本发明液压站和后牵引杠杆的爆炸视图；

图4为本发明另一角度结构示意图；

图5为本发明修剪机械装置示意图；

图6为本发明纵向修剪装置内部剖视图；

图7为本发明锯片支撑单体剖视图；

图8为本发明锯片支撑单体外部图；

图9为本发明驱动支撑单体剖视图；

图10为本发明控制系统图

图11为本发明控制流程图

图中所示：

1-液压驱动系统总成，2-拖拉机，3-修剪机械装置，4-机架总成装置，5-纵向锯座支撑方管，6-修剪锯片，7-锯座挂接方钢，8-顶部锯座支撑直角方管，9-齿轮齿条机构，10-锯片支撑单体，11-链条，12-驱动支撑单体，16-顶部立柱竖梁，17-前三角挂架方钢，18-前牵引杠杆，19-底座支架外方管，20-挂架连接钢板，21-横向伸缩梁，22-剪枝机械角度调节支架，23-立柱竖梁外方管，24-立柱竖梁，25-后牵引杠杆，26-液压站三角挂架方钢，27-液压站，28-液压换向阀，29-横移液压缸，30-角度调节液压缸，31-高度调节液压缸，32-液压马达，33-顶部角度调节液压缸， 107-转轴，108-链轮，109-锯片座，110-固定螺母，111-轴承壳，112-固定件，113-锯片夹持装置，114-轴承，115-轴端螺母，116-轴承套筒，117-紧定螺栓，118-固定垫片，120-主动锯片座，121-主动轴，122-第一主动轴承座，123-第二主动轴承座。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1~11所示，本发明的一种自动化果树剪枝机械设备，包括修剪机械装置3、机架总成装置4和液压驱动系统总成1，该设备采用现有的四轮拖拉机作为动力装置，机架总成装置4挂接在拖拉机前端，修剪机械装置3安装在机架总成装置4上，随拖拉机前进作业并可通过机架总成实现修剪机械装置3水平、高度、角度调节，实现自动化剪枝作业。

所述机架总成装置4包括固定架、横向滑接在固定架上的横移架、铰接在横移架上的转动架以及滑接在转动架上的伸长架，所述固定架固定在拖拉机的前方，横移架可相对于固定架左右滑动，所述转动架铰接在横移架横移方向的一端，本实施例中转动架铰接在横移架的右端。

所述转动架的铰接轴线前后设置，从而使转动架可以左右摆动，所述伸长架竖向滑接在转动架上，从而可以调节伸长架的高度。

所述固定架包括两根上下平行设置的底座支架外方管19，两根底座支架外方管19通过连接板焊接在一起，所述固定架还包括固接在支架外方管19上的前三角挂架方钢17，前三角挂架方钢17与挂架连接钢板20固接，挂架连接钢板20与底座支架外方管19焊接，拖拉机前端挂接点通过前牵引杠杆18和前三角挂架方钢17挂接点连接，从而将固定架挂接在拖拉机的前端，使机架总成装置4随拖拉机前进。

所述横移架包括两根插入底座支架外方管19内的横向伸缩梁21，底座支架外方管19由横向伸缩梁21穿过套接，从而实现横移架在固定架上的滑接。

所述转动架包括立柱竖梁24，立柱竖梁24靠近下端的位置与横向伸缩梁21右端铰接，铰接轴线前后设置，从而使立柱竖梁24可以左右摆动。

所述伸长架包括套在立柱竖梁24上的立柱竖梁外方管23，立柱竖梁24穿过立柱竖梁外方管23与立柱竖梁外方管23套接，从而使伸长架可以实现伸缩。

所述液压驱动系统总成1包括横移液压缸29、角度调节液压缸30、高度调节液压缸31和顶部角度调节液压缸33。

横移液压缸29的两端连接固定架和横移架，底座支架外方管19和横向伸缩梁21分别通过螺栓连接于横移液压缸29两端。

角度调节液压缸30的两端连接横移架和转动架，横向伸缩梁21底部右端焊接有剪枝机械角度调节支架22，立柱竖梁24的下端与剪枝机械角度调节支架22分别通过螺栓连接于角度调节液压缸30的两端，通过控制调节角度调节液压缸30来调整剪枝机械装置的修剪角度。

高度调节液压缸31的两端连接转动架和伸长架，立柱竖梁24和立柱竖梁外方管23分别通过螺栓连接于高度调节液压缸31的两端，通过控制调节高度调节液压缸来调整剪枝机械装置的修剪高度。

所述修剪机械装置3包括均安装在伸长架上的纵向修剪装置和顶部修剪装置，所述纵向修剪装置和顶部修剪装置均安装在立柱竖梁外方管23上。

所述纵向修剪装置包括固接在伸长架上的纵向锯座支撑方管5、安装在纵向锯座支撑方管5上的多个锯片支撑单体10以及安装在纵向锯座支撑方管5上的一个驱动支撑单体12，驱动支撑单体12通过链条11与锯片支撑单体10连接；

纵向锯座支撑方管5上焊接有锯座挂接方钢7，锯座挂接方钢7与立柱竖梁外方管23通过螺栓紧定连接，所述纵向锯座支撑方管5的长度方向与立柱竖梁外方管23的伸长方向平行。

所述顶部修剪装置设置在纵向修剪装置的上方且与纵向修剪装置交叉设置。

所述顶部修剪装置包括铰接在伸长架上的顶部锯座支撑直角方管8、安装在顶部锯座支撑直角方管8上的多个锯片支撑单体10以及安装在顶部锯座支撑直角方管8上的一个驱动支撑单体12，所述驱动支撑单体12通过链条11与锯片支撑单体10连接，所述顶部修剪装置还包括带动顶部锯座支撑直角方管8摆动的顶部方管驱动机构。

所述顶部锯座支撑直角方管8为两根方管呈直角焊接而成，较短的一根通过顶部立柱竖梁16与立柱竖梁外方管23固接，锯片支撑单体10以及驱动支撑单体12均安装在较长的方管上。

锯片支撑单体10和驱动支撑单体12上均装有修剪锯片6，所述修剪机械装置3还包括带动驱动支撑单体12旋转的液压马达32，所述液压马达32与液压驱动系统总成1相连，靠液压驱动系统总成1提供液压油。

所述纵向修剪装置上相邻修剪锯片6错位重叠设置，顶部修剪装置上相邻修剪锯片6错位重叠设置。

顶部锯座支撑直角方管8铰接在顶部立柱竖梁16的上端，铰接轴的轴线与顶部修剪装置中的修剪锯片6平行。

所述顶部方管驱动机构包括顶部角度调节液压缸33以及齿轮齿条机构9，所述齿轮齿条机构9中的齿轮与顶部锯座支撑直角方管8固接，所述齿轮齿条机构9中的齿条与顶部角度调节液压缸33的伸缩端连接，从而通过齿条带动齿轮旋转来实现顶部锯座支撑直角方管8的转动。

纵向修剪装置上安装有6个锯片支撑单体10且6个锯片支撑单体10沿锯座支撑方管5长度方向排布，纵向修剪装置上的驱动支撑单体12设置在锯片支撑单体10之间，驱动支撑单体12两侧各设置3个锯片支撑单体10。

顶部修剪装置上安装有2个锯片支撑单体10且2个锯片支撑单体10沿顶部锯座支撑直角方管8长管的长度方向排布，顶部修剪装置上的驱动支撑单体12设置在锯片支撑单体10之间，驱动支撑单体12两侧各设置1个锯片支撑单体10。

所述锯片支撑单体10包括锯座轴、第一轴承座和第二轴承座，第一轴承座和第二轴承座分别固接在顶部锯座支撑直角方管8或顶部锯座支撑直角方管8的两个相对的管壁上，所述锯座轴与第一轴承座轴接，所述锯座轴的一端与第二轴承座轴接，锯座轴的另一端与修剪锯片6固接，所述锯片支撑单体10还包括安装在锯座轴上的链轮108，所述第一轴承座对应的管壁上开有容链轮108和第二轴承座穿过的第一穿过孔。

所述锯座轴包括转轴107以及固接在转轴107一端的锯片座109，所述转轴107轴接在第一轴承座和第二轴承座上，锯片座109位于纵向锯座支撑方管5或顶部锯座支撑直角方管8的外侧，修剪锯片6固接在锯片座109上且锯片座109的外径大于转轴107的外径。

所述修剪锯片6通过锯片夹持装置113与锯座轴固接，所述锯片夹持装置113为夹板，修剪锯片6位于夹板和锯座轴之间且夹板和锯座轴通过螺栓连接，从而将修剪锯片6夹紧在夹板和锯座轴之间。

如图7所示，所述第二轴承座包括轴承壳111和固定件112，所述连接板为圆形板且连接板与轴承壳111通过紧定螺栓117固接。

所述固定件112包括与轴承壳111固接的连接板以及连接板上凸出的螺纹轴，螺纹轴与锯座轴同轴，螺纹轴外圈设有螺纹且螺纹轴为扁平圆柱体，所述螺纹轴穿过第二轴承座所在管壁并通过固定螺母110固定在管壁上，从而将固定件112与管壁固定连接，固定螺母110与管壁之间装有固定垫片。

如图7所示，轴承壳111为圆柱形的空心结构，轴承壳111与转轴107同轴，轴承壳111的一端设有底部连接板用来与固定件112的连接板连接。

所述锯座轴的一端通过轴承轴接在轴承壳111内，所述轴承壳111靠近第一轴承座的一侧设有挡台，锯座轴中转轴的端部设有外螺纹，外螺纹伸入至轴承壳111内部，外螺纹上装有轴端螺母115，通过轴端螺母将轴承紧固在挡台上，使锯座轴无法从轴承壳111内拔出，从而使锯座轴无法向图7所示的左侧拔出。

所述第一轴承座包括固接在管壁上的轴承套筒116，所述锯座轴通过轴承114与轴承套筒116内孔轴接，轴承套筒116的外圈为阶梯轴，阶梯轴的小径端插入第一穿过孔，阶梯轴的大径端位于方管的外侧并通过螺栓与方管固接，阶梯轴的小径端外径与第一穿过孔内径相同。

轴承套筒116的内孔靠近第二轴承座的方向固设有挡圈，挡圈可以限制轴承114无法向第二轴承方向移动，同时转轴上设有位于轴承114左侧的挡台，从而使转轴107无法向第二轴承方向移动，从而限制锯座轴无法轴向移动。

所述驱动支撑单体12包括第一主动轴承座122、第二主动轴承座123、主动锯片座120和主动轴121，第一主动轴承座122和第二主动轴承座123分别固接在顶部锯座支撑直角方管8或顶部锯座支撑直角方管8的两个相对的管壁上，主动锯片座120轴接在第一主动轴承座122上，主动轴121轴接在第二主动轴承座123上，主动锯片座120和主动轴121通过键连接，主动锯片座120上装有修剪锯片6，所述主动轴121上装有链轮108，驱动支撑单体12的链轮108与锯片支撑单体10上的链轮108连接，所述主动轴121与液压马达32连接。

主动锯片座120位于纵向锯座支撑方管5或顶部锯座支撑直角方管8的外部，修剪锯片6通过锯片夹持装置113固定在主动锯片座120上。

主动锯片座120轴接在第一主动轴承座122上，主动锯片座120靠近第一主动轴承座122的一侧设有凸出轴，凸出轴插入第一主动轴承座122内。

所述凸出轴通过轴承与第一主动轴承座122内孔轴接，第一主动轴承座122的外圈为阶梯轴，阶梯轴的小径端插入管壁，阶梯轴的大径端位于方管外侧并通过螺栓与方管固接，凸出轴穿过轴承内孔并通过螺母固定，从而将凸出轴固定在轴承内圈。

主动轴121轴接在第二主动轴承座123上，第二主动轴承座123通过螺栓固定在方管内部的管壁上，主动锯片座120和主动轴121通过键连接，所述主动轴121上装有链轮108，所述主动轴121与液压马达32连接。

文中的方管指的是纵向锯座支撑方管5或顶部锯座支撑直角方管8。

驱动支撑单体12的链轮108与锯片支撑单体10上的链轮108通过链条11连接，链条11绕过所有链轮108，从而通过液压马达32带动左右的修剪锯片6一同旋转。

所述液压驱动系统总成1还包括液压站27，液压站27安装在拖拉机的后方，通过拖拉机后部输出轴驱动液压站，液压站27上固接有液压站三角挂架方钢26，拖拉机后端挂接点通过后牵引杠杆25与液压站三角挂架方钢26挂接，后牵引杠杆25一端与液压站三角挂架方钢26铰接，另一端与拖拉机后端挂接点铰接，液压站下端通过销轴与拖拉机后端的下挂节点铰接。

所述液压驱动系统总成1还包括液压换向阀28，通过操作手柄控制液压换向阀28上的电磁阀，可实现对横移液压缸、角度调节液压缸、高度调节液压缸和顶部角度调节液压缸的伸缩控制，以及对液压马达的转速控制。

如图10、11所示，所述剪枝机械设备还包括自动化果树剪枝设备控制装置，所述自动化果树剪枝设备控制装置包括控制装置集成系统、信息采集装置集成系统和执行装置集成系统；所述控制装置集成系统包括PLC控制器、触摸屏和控制手柄；所述的信息采集装置集成系统包括gps接收机、姿态传感器和位置传感器；所述的执行装置集成系统包括电动方向盘、电磁阀、电磁比例阀、继电器；所述PLC控制器与触摸屏、姿态传感器、位置传感器、电动方向盘、继电器连接；所述的触摸屏与gps接收机连接；所述控制手柄与继电器相连接；所述gps接收机装在拖拉机顶部用于接收剪枝设备的定位、速度信息；所述姿态传感器装在拖拉机车身底盘，用于检测果树剪枝机械设备姿态信息；所述位置传感器装在液压缸内部，用于检测液压缸的伸缩杆的伸缩量；PLC控制器和控制手柄通过控制继电器进而控制电磁阀来控制液压缸的伸缩；PLC控制器通过控制电动方向盘控制拖拉机的行进方向。

本发明的使用方法：使用时将该设备安装在拖拉机上，通过控制横移液压缸，实现横移架的横向伸缩移动；通过控制角度调节液压缸，实现转动架的角度调节；通过控制高度调节液压缸，实现伸长架的高度伸缩调节；并通过安装在伸长架上的修剪机械装置对果树进行修剪，可适应果园果树修剪时对不同树形、高度、角度的需求。

本发明还涉及一种自动化剪枝作业的控制方法，步骤如下：

a.触摸屏中存储有果树剪枝机械设备的信息采集控制系统，包括GPS定位、速度和路径规划等信息;PLC控制器中存储有果树剪枝机械设备的自动化控制程序（可根据现有技术编程），控制内容包括设备行进方向、液压缸伸缩和液压马达转速的启停和调节；

b.触摸屏把通过路径规划和GPS接收机的位置信息整合后，发送给PLC控制器进而控制电动方向盘，实现果树剪枝机械设备按规划路径自动行进；

c.触摸屏接收GPS接收机的拖拉机行进速度信息，给出修剪锯片（6）转速信息并发送给PLC控制器，控制器控制继电器进而控制电磁比例阀来调整液压马达的转速，实现修剪锯片6的转速调节；

d.PLC控制器接收横移液压缸位置传感器的信息，通过控制继电器进而控制横移液压缸电磁阀，实现调整剪枝机械装置的水平移动；

e.PLC控制器接收角度调节液压缸位置传感器的信息，通过控制继电器进而控制角度调节液压缸电磁阀，实现调整剪枝机械装置的角度；

f.PLC控制器接收高度调节液压缸位置传感器的信息，通过控制继电器进而控制高度调节液压缸电磁阀，实现调整剪枝机械装置的高度；

g.PLC控制器接收顶部角度调节液压缸位置传感器的信息，通过控制继电器进而控制顶部角度调节液压缸电磁阀，实现调整顶部剪枝机械装置的角度；

h.PLC控制器接收姿态传感器的信息，并上传自触摸屏的控制系统，触摸屏给出指令，PLC控制器通过步骤d、e、f、g实现剪枝机械装置的水平、高度和角度的自动调节，适应果园果树修剪时对不同树形、高度、角度的需求。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种自动化果树剪枝机械设备，其特征在于：包括修剪机械装置（3）、机架总成装置（4）和液压驱动系统总成（1），所述机架总成装置（4）包括固定架、横向滑接在固定架上的横移架、铰接在横移架上的转动架以及滑接在转动架上的伸长架，所述液压驱动系统总成（1）包括横移液压缸（29）、角度调节液压缸（30）和高度调节液压缸（31），横移液压缸（29）的两端连接固定架和横移架，角度调节液压缸（30）的两端连接横移架和转动架，高度调节液压缸（31）的两端连接转动架和伸长架，所述修剪机械装置（3）安装在伸长架上。

2.根据权利要求1所述的一种自动化果树剪枝机械设备，其特征在于：所述修剪机械装置（3）包括均安装在伸长架上的纵向修剪装置和顶部修剪装置，所述纵向修剪装置包括固接在伸长架上的纵向锯座支撑方管（5）、安装在纵向锯座支撑方管（5）上的多个锯片支撑单体（10）以及安装在纵向锯座支撑方管（5）上的一个驱动支撑单体（12），驱动支撑单体（12）通过链条（11）与锯片支撑单体（10）连接；

所述顶部修剪装置包括铰接在伸长架上的顶部锯座支撑直角方管（8）、安装在顶部锯座支撑直角方管（8）上的多个锯片支撑单体（10）以及安装在顶部锯座支撑直角方管（8）上的一个驱动支撑单体（12），所述驱动支撑单体（12）通过链条（11）与锯片支撑单体（10）连接，所述顶部修剪装置还包括带动顶部锯座支撑直角方管（8）摆动的顶部方管驱动机构；

锯片支撑单体（10）和驱动支撑单体（12）上均装有修剪锯片（6），所述修剪机械装置（3）还包括带动驱动支撑单体（12）旋转的液压马达（32）。

3.根据权利要求2所述的一种自动化果树剪枝机械设备，其特征在于：所述锯片支撑单体（10）包括锯座轴、第一轴承座和第二轴承座，第一轴承座和第二轴承座分别固接在顶部锯座支撑直角方管（8）或顶部锯座支撑直角方管（8）的两个相对的管壁上，所述锯座轴与第一轴承座轴接，所述锯座轴的一端与第二轴承座轴接，锯座轴的另一端与修剪锯片（6）固接，所述锯片支撑单体（10）还包括安装在锯座轴上的链轮（108），所述第一轴承座对应的管壁上开有容链轮（108）和第二轴承座穿过的第一穿过孔。

4.根据权利要求3所述的一种自动化果树剪枝机械设备，其特征在于：所述所述驱动支撑单体（12）包括第一主动轴承座（122）、第二主动轴承座（123）、主动锯片座（120）和主动轴（121），第一主动轴承座（122）和第二主动轴承座（123）分别固接在顶部锯座支撑直角方管（8）或顶部锯座支撑直角方管（8）的两个相对的管壁上，主动锯片座（120）轴接在第一主动轴承座（122）上，主动轴（121）轴接在第二主动轴承座（123）上，主动锯片座（120）和主动轴（121）通过键连接，主动锯片座（120）上装有修剪锯片（5），所述主动轴（21）上装有链轮（108），驱动支撑单体（12）的链轮（108）与锯片支撑单体（10）上的链轮（108）连接，所述主动轴（21）与液压马达（32）连接。

5.根据权利要求2所述的一种自动化果树剪枝机械设备，其特征在于：所述顶部方管驱动机构包括顶部角度调节液压缸（33）以及齿轮齿条机构（9），所述齿轮齿条机构（9）中的齿轮与顶部锯座支撑直角方管（8）固接，所述齿轮齿条机构（9）中的齿条与顶部角度调节液压缸（33）的伸缩端连接。

6.根据权利要求1所述的一种自动化果树剪枝机械设备，其特征在于：所述转动架铰接在横移架横移方向的一端。

7.根据权利要求1所述的一种自动化果树剪枝机械设备，其特征在于：所述转动架的铰接轴线前后设置。

8.根据权利要求1所述的一种自动化果树剪枝机械设备，其特征在于：所述伸长架竖向滑接在转动架上。

9.根据权利要求1所述的一种自动化果树剪枝机械设备，其特征在于：所述液压驱动系统总成（1）还包括液压站（27）。

10.一种使用权利要求1~9任一项自动化果树剪枝机械设备进行作业的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.触摸屏中存储有果树剪枝机械设备的信息采集控制系统，包括GPS定位、速度和路径规划等信息;PLC控制器中存储有果树剪枝机械设备的自动化控制程序（可根据现有技术编程），控制内容包括设备行进方向、液压缸伸缩和液压马达转速的启停和调节；

b.触摸屏把通过路径规划和GPS接收机的位置信息整合后，发送给PLC控制器进而控制电动方向盘，实现果树剪枝机械设备按规划路径自动行进；

c.触摸屏接收GPS接收机的拖拉机行进速度信息，给出修剪锯片（6）转速信息并发送给PLC控制器，控制器控制继电器进而控制电磁比例阀来调整液压马达的转速，实现修剪锯片（6）的转速调节；

d.PLC控制器接收横移液压缸位置传感器的信息，通过控制继电器进而控制横移液压缸电磁阀，实现调整剪枝机械装置的水平移动；

e.PLC控制器接收角度调节液压缸位置传感器的信息，通过控制继电器进而控制角度调节液压缸电磁阀，实现调整剪枝机械装置的角度；

f.PLC控制器接收高度调节液压缸位置传感器的信息，通过控制继电器进而控制高度调节液压缸电磁阀，实现调整剪枝机械装置的高度；

g.PLC控制器接收顶部角度调节液压缸位置传感器的信息，通过控制继电器进而控制顶部角度调节液压缸电磁阀，实现调整顶部剪枝机械装置的角度；

h.PLC控制器接收姿态传感器的信息，并上传自触摸屏的控制系统，触摸屏给出指令，PLC控制器通过步骤d、e、f、g实现剪枝机械装置的水平、高度和角度的自动调节，适应果园果树修剪时对不同树形、高度、角度的需求。

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