CN113207462A - 一种智能绿化带全自动修剪装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及绿化带修剪技术领域，具体涉及一种智能绿化带全自动修剪装置及方法，包括机身、控制系统、运动系统、修剪系统和落叶回收系统，运动系统、修剪系统、落叶回收系统均与控制系统连接；运动系统包括设置在机身下端的四个麦克纳姆轮，修剪系统包括上修剪系统和侧修剪系统，落叶回收系统包括扫地盘、吸尘器和落叶收集箱，控制系统采用STM32单片机。本发明成本低、耗能低、效率高，适用于各种路面、绿化带的清扫和修剪工作。
Description
技术领域
本发明涉及绿化带修剪技术领域，更具体而言，涉及一种智能绿化带全自动修剪装置及方法。
背景技术
随着我国城市化进程不断加快，城市道路面积也不断增加，当前我国的道路清理仍旧主要依靠人工清扫，费时费力，且工作强度高，危险性较大。而道路两旁的绿化带修剪也需要大量人员去完成。目前国内外均出现了一些小型的，具有路面清扫功能的设备，但由于造价高，操作难度大，适用场合所面对的情况不同的问题难以大面积推广。此外面对我国不同地区绿化带内冬青植物品种的不同，当前市场也没有可以进行全面修剪的设备。在此背景下，我国当前十分需要一种可以适应国家道路情况对路面进行清扫，同时完成对绿化带修剪工作的多用途设备。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，提供一种低成本、低耗能、高效率的智能绿化全自动带修剪装置及方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种智能绿化带全自动修剪装置，包括机身、控制系统、运动系统、修剪系统和落叶回收系统，所述运动系统、修剪系统、落叶回收系统均与控制系统连接；
所述运动系统包括设置在机身下端的四个麦克纳姆轮，每个麦克纳姆轮均连接有步进电机；
所述修剪系统包括底盘、转盘、液压杆、下臂、上臂、前臂、前臂链接和上修剪器，所述底盘固定设置在机身的上端，转盘与机身转动连接，转盘上固定设置有铰接架，所述下臂的一端与铰接架铰接，下臂的另一端与上臂铰接，上臂的另一端转动连接有前臂，所述前臂与前臂链接铰接，所述上修剪器设置在前臂链接上，转盘和底盘之间、铰接架和下臂之间、下臂与上臂之间、上臂与前臂之间均设置有转动驱动装置，所述下臂与转盘上端之间设置有液压驱动杆；
所述落叶回收系统包括扫地盘、吸尘器和落叶收集箱，扫底盘和吸尘器均设置在机身的下端，落叶收集箱设置在机身内部，吸尘器与落叶收集箱之间设置有落叶收集管道。
进一步的，所述修剪系统还包括侧修剪装置，所述侧修剪装置包括滑轨、滑块、侧修剪外壳和侧修剪刀片，所述滑轨沿竖直方向固定设置在机身的一侧，侧修剪外壳与滑块固定连接，滑块滑动设置在滑轨上，所述侧修剪刀片设置在侧修剪外壳中。
进一步的，还包括监控系统，所述监控系统包括TFMINI传感器、灰度传感器和摄像头，所述TFMINI传感器设置在机身的四周，用于监测路况和绿化带位置，所述灰度传感器设置在落叶收集箱中，用于监测落叶在落叶收集箱中的装载量，所述摄像头设置在机身的外侧，用于监控绿化带的形状。
进一步的，所述上修剪器包括上修剪器外壳、舵机支架和上修剪刀片，所述舵机支架设置有两个，两个舵机支架分别与上修剪器外壳铰接，上修剪器外壳上设置有控制舵机支架转动角度的控制电机，所述舵机支架上设置有舵机，上修剪刀片与舵机的转轴连接。
进一步的，所述底盘下端固定连接有底盘支架，底盘通过底盘支架固定设置在机身上端。
进一步的，所述机身上设置有蜂鸣器，蜂鸣器与控制系统连接。
进一步的，所述机身上设置有显示屏和语音播报装置。
一种智能绿化带全自动修剪方法，包括：
S1、通过设置在机身上的TFMINI模块检测路况和待修剪绿化带位置，当检测到前方有行人时，通过蜂鸣器发出提醒信号；
S2、通过灰度检测装置检测落叶收集箱中的落叶装载量，当落叶装载量超出警戒值时，在显示屏和语音播报装置发出警告，提醒工作人员进行清理；
S3、当落叶装载量低于警戒值时，摄像头对绿化带的形状进行检测，运动系统和修剪系统启动，根据预设绿化带的修剪样式和摄像头的实时反馈对绿化带进行修剪；
进一步的，运动系统运行时，TFMINI模块和灰度检测模块有权打断运动系统的行驶。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果为：
1、本发明运动系统采用麦克纳姆轮，使用简单的结构实现装置的全向移动。
2、本发明设置有上修剪装置和侧修剪装置，通过上修剪装置和侧修剪装置配合共同实现对绿化带的修剪。
3、本发明同时设置有修剪系统和落叶回收系统，可在修剪的同时对剪落的树叶进行收集，保持环境整洁。
4、本发明设置有监测系统，通过检测系统对路况和绿化带进行实时检测，保证自动修剪系统正常工作。
附图说明
下面将通过附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
图1为本发明的系统控制图；
图2为本发明工作流程图；
图3为修剪系统结构示意图；
图4为全自动修剪系统结构示意图。
图中：1-机身、2-麦克纳姆轮、3-底盘、4-转盘、5-液压驱动杆、6-下臂、7-上臂、8-前臂、9-前臂链接、10-上修剪器、11-铰接架、12-底盘支架、13-扫地盘、14-吸尘器、15-侧修剪装置、16-滑轨、17-滑块、18-侧修剪外壳、19-侧修剪刀片、20-上修剪器外壳、21-舵机支架、22-上修剪刀片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1至图4所示，一种智能绿化带全自动修剪装置，包括机身1、控制系统、运动系统、修剪系统、监控系统和落叶回收系统，所述运动系统、监控系统、修剪系统、落叶回收系统均与控制系统连接，控制系统采用STM32单片机。
所述运动系统包括设置在机身下端的四个麦克纳姆轮2，每个麦克纳姆轮均连接有步进电机，通过麦克纳姆轮，本装置可实现全方位运动。
所述修剪系统包括上修剪装置和侧修剪装置，上修剪装置包括底盘3、转盘4、液压驱动杆5、下臂6、上臂7、前臂8、前臂链接9和上修剪器10，所述底盘3固定设置在机身1的上端，转盘4与机身1转动连接，通过转盘4，上修剪装置实现水平旋转运动，转盘4上固定设置有铰接架11，所述下臂6的一端与铰接架11铰接，下臂可绕铰接架做俯仰运动，下臂6的另一端与上臂7铰接，上臂7可绕下臂6做俯仰运动，上臂7的另一端转动连接有前臂8，前臂8可绕上臂7做旋转运动，所述前臂8与前臂链接9铰接，所述上修剪器10设置在前臂链接9上，转盘4和底盘3之间、铰接架11和下臂6之间、下臂6与上臂7之间、上臂7与前臂8之间均设置有转动驱动装置，所述下臂7与转盘4上端之间设置有液压驱动杆5，转动驱动装置采用采用ZX20S串行总线舵机，可实现高精度控制。
上修剪器10包括上修剪器外壳20、舵机支架21和上修剪刀片22，所述舵机支架21设置有两个，两个舵机支架21分别与上修剪器外壳20铰接，上修剪器外壳20上设置有控制舵机支架21转动角度的控制电机，所述舵机支架21上设置有舵机，上修剪刀片22与舵机的转轴连接，通过舵机驱动上修剪刀片旋转。
所述侧修剪装置15包括滑轨16、滑块17、侧修剪外壳18和侧修剪刀片19，所述滑轨16沿竖直方向固定设置在机身1的一侧，侧修剪外壳15与滑块17固定连接，滑块17滑动设置在滑轨16上，所述侧修剪刀片19设置在侧修剪外壳18中。
所述落叶回收系统包括扫地盘13、吸尘器14和落叶收集箱，扫底盘13和吸尘器14均设置在机身1的下端，落叶收集箱设置在机身1内部，吸尘器14与落叶收集箱之间设置有落叶收集管道。
监控系统包括TFMINI传感器、灰度传感器和摄像头，所述TFMINI传感器设置在机身的四周，用于监测路况和绿化带位置，所述灰度传感器设置在落叶收集箱中，用于监测落叶在落叶收集箱中的装载量，所述摄像头设置在机身的外侧，用于监控绿化带的形状。
所述所述底盘3下端固定连接有底盘支架12，底盘3通过底盘支架12固定设置在机身1上端。
所述机身1上设置有蜂鸣器，蜂鸣器与控制系统连接。
所述机身1上设置有显示屏和语音播报装置。
一种智能绿化带全自动修剪方法，包括：
S1、启动设备，系统进行初始化，获取设备电量信息、时间信息和落叶收集箱的灰度检测数据，并在显示屏上显示出来；
S2、通过灰度检测装置检测落叶收集箱中的落叶装载量，当落叶装载量超出警戒值时，在显示屏和语音播报装置发出警告，提醒工作人员进行清理；
S3、通过设置在机身1上的TFMINI模块和摄像头检测路况和待修剪绿化带位置，当检测到前方有行人时，将信息在显示屏上显示并通过蜂鸣器发出提醒信号；
S4、当落叶装载量低于警戒值时，通过控制系统控制运动系统和修剪系统工作，根据预设绿化带的修剪样式和摄像头的实时反馈对绿化带进行修剪；
运动系统运行时，TFMINI模块和灰度检测模块有权打断运动系统的运行。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种智能绿化带全自动修剪装置，其特征在于：包括机身(1)、控制系统、运动系统、修剪系统和落叶回收系统，所述运动系统、修剪系统、落叶回收系统均与控制系统连接；
所述运动系统包括设置在机身下端的四个麦克纳姆轮(2)，每个麦克纳姆轮均连接有步进电机；
所述修剪系统包括底盘(3)、转盘(4)、液压驱动杆(5)、下臂(6)、上臂(7)、前臂(8)、前臂链接(9)和上修剪器(10)，所述底盘(3)固定设置在机身(1)的上端，转盘(4)与机身(1)转动连接，转盘(4)上固定设置有铰接架(11)，所述下臂(6)的一端与铰接架(11)铰接，下臂(6)的另一端与上臂(7)铰接，上臂(7)的另一端转动连接有前臂(8)，所述前臂(8)与前臂链接(9)铰接，所述上修剪器(10)设置在前臂链接(9)上，转盘(4)和底盘(3)之间、铰接架(11)和下臂(6)之间、下臂(6)与上臂(7)之间、上臂(7)与前臂(8)之间均设置有转动驱动装置，所述下臂(7)与转盘(4)上端之间设置有液压驱动杆(5)；
所述落叶回收系统包括扫地盘(13)、吸尘器(14)和落叶收集箱，扫底盘(13)和吸尘器(14)均设置在机身(1)的下端，落叶收集箱设置在机身(1)内部，吸尘器(14)与落叶收集箱之间设置有落叶收集管道。
2.根据权利要求1所述的一种智能绿化带全自动修剪装置，其特征在于：所述修剪系统还包括侧修剪装置(15)，所述侧修剪装置(15)包括滑轨(16)、滑块(17)、侧修剪外壳(18)和侧修剪刀片(19)，所述滑轨(16)沿竖直方向固定设置在机身(1)的一侧，侧修剪外壳(15)与滑块(17)固定连接，滑块(17)滑动设置在滑轨(16)上，所述侧修剪刀片(19)设置在侧修剪外壳(18)中。
3.根据权利要求1所述的一种智能绿化带全自动修剪装置，其特征在于：还包括监控系统，所述监控系统包括TFMINI传感器、灰度传感器和摄像头，所述TFMINI传感器设置在机身的四周，用于监测路况和绿化带位置，所述灰度传感器设置在落叶收集箱中，用于监测落叶在落叶收集箱中的装载量，所述摄像头设置在机身的外侧，用于监控绿化带的形状。
4.根据权利要求1所述的一种智能绿化带全自动修剪装置，其特征在于：所述上修剪器(10)包括上修剪器外壳(20)、舵机支架(21)和上修剪刀片(22)，所述舵机支架(21)设置有两个，两个舵机支架(21)分别与上修剪器外壳(20)铰接，上修剪器外壳(20)上设置有控制舵机支架(21)转动角度的控制电机，所述舵机支架(21)上设置有舵机，上修剪刀片(22)与舵机的转轴连接。
5.根据权利要求1所述的一种智能绿化带全自动修剪装置，其特征在于：所述底盘(3)下端固定连接有底盘支架(12)，底盘(3)通过底盘支架(12)固定设置在机身(1)上端。
6.根据权利要求1所述的一种智能绿化带全自动修剪装置，其特征在于：所述机身(1)上设置有蜂鸣器，蜂鸣器与控制系统连接。
7.根据权利要求1所述的一种智能绿化带全自动修剪装置，其特征在于：所述机身(1)上设置有显示屏和语音播报装置。
8.一种智能绿化带全自动修剪方法，其特征在于：包括：
S1、通过设置在机身(1)上的TFMINI模块检测路况和待修剪绿化带位置，当检测到前方有行人时，通过蜂鸣器发出提醒信号；
S2、通过灰度检测装置检测落叶收集箱中的落叶装载量，当落叶装载量超出警戒值时，在显示屏和语音播报装置发出警告，提醒工作人员进行清理；
S3、当落叶装载量低于警戒值时，摄像头对绿化带的形状进行检测，运动系统和修剪系统启动，根据预设绿化带的修剪样式和摄像头的实时反馈对绿化带进行修剪。
9.根据权利要求8所述的一种智能绿化带全自动修剪方法，其特征在于：运动系统运行时，TFMINI模块和灰度检测模块有权打断运动系统的行驶。
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