連桿式可調(diào)綠籬修剪機(jī),包括機(jī)架和修剪刀頭,所述移動(dòng)底盤(pán)車,旋轉(zhuǎn)電機(jī),轉(zhuǎn)動(dòng)平板以及連桿結(jié)構(gòu),所述機(jī)架設(shè)在移動(dòng)底盤(pán)車上,所述轉(zhuǎn)動(dòng)平板通過(guò)轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)在機(jī)架上,旋轉(zhuǎn)電機(jī)可驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)在機(jī)架上,所述連桿結(jié)構(gòu)懸空設(shè)在轉(zhuǎn)動(dòng)平板下部,修剪刀頭設(shè)在連桿結(jié)構(gòu)上.該連桿式可調(diào)綠籬修剪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,通過(guò)上下兩個(gè)電機(jī)即可完成距離的設(shè)定和所需要綠籬修剪半徑調(diào)整,調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便,便于曲面造型綠籬修剪,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了修剪效率,保障了工人的安全性.

全自動(dòng)綠籬修剪機(jī),動(dòng)力系統(tǒng),剪切系統(tǒng),升降系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),移動(dòng)系統(tǒng),控制系統(tǒng)和支架,所述動(dòng)力系統(tǒng)與剪切系統(tǒng),升降系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),移動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)分別通過(guò)導(dǎo)線連接,所述控制系統(tǒng)與剪切系統(tǒng),升降系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)和移動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)通訊連接,所述剪切系統(tǒng)分別與升降系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)相適配,所述移動(dòng)系統(tǒng)與支架相適配,所述升降系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)于支架上.本實(shí)用新型的各個(gè)系統(tǒng)相互配合,在能源驅(qū)動(dòng)的情況的,完成各種整體性綠籬的修剪,具有勞動(dòng)強(qiáng)度低,修剪效果好的優(yōu)點(diǎn).

目前園林修剪機(jī)多使用人工操作,存在自動(dòng)化程度和效率低,修剪不得當(dāng)?shù)葐?wèn)題.采用視覺(jué)識(shí)別進(jìn)行智能信息采集,可以使修剪機(jī)智能作業(yè),并且對(duì)刀具進(jìn)行了合理設(shè)計(jì),通過(guò)有限元分析,找到了刀具工作中受力薄弱部分,以減輕磨損,提高刀具使用壽命.

高枝綠籬修剪機(jī)及其固定裝置,高枝綠籬修剪機(jī),包括:綠籬機(jī),支撐架和伸縮支撐桿,支撐架包括:底座,立柱,橫梁,第二立柱,第二橫梁和固定板,伸縮支撐桿的長(zhǎng)度可伸縮,以驅(qū)動(dòng)支撐架伸縮,升降變形,從而使連接在支撐架上的綠籬機(jī)能夠準(zhǔn)確的達(dá)到高處位置,完成對(duì)高枝的綠籬修剪.固定裝置用于配套固定前述的高枝綠籬修剪機(jī).上述的高枝綠籬修剪機(jī)及其固定裝置,能夠方便,安全的進(jìn)行高枝綠籬修剪,省時(shí)省力.

高速公路不僅是交通運(yùn)輸業(yè)的一部分,也是""發(fā)展戰(zhàn)略的核心.如今,我國(guó)的高速公路總里程已達(dá)13.1萬(wàn)公里,全球,用于綠化環(huán)境,防止眩光,保障安全的綠籬隔離帶在高速公路中處處可見(jiàn).為了達(dá)到良好的綠化指標(biāo),需要對(duì)其進(jìn)行定期的養(yǎng)護(hù)修剪.傳統(tǒng)的高速公路綠籬修剪設(shè)備存在智能化程度低,修剪穩(wěn)定性弱,功能多樣性差等問(wèn)題,針對(duì)上述問(wèn)題設(shè)計(jì)一款新型的高速公路綠籬修剪機(jī)器人,對(duì)修剪機(jī)械臂進(jìn)行正/逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,操作空間求解,剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模以及避障路徑規(guī)劃等研究.本課題源于國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):51375519).本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
(1)根據(jù)綠籬隔離帶的綠化指標(biāo)和修剪機(jī)器人的技術(shù)要求,規(guī)劃與建立高速公路綠籬修剪機(jī)器人的總體布局,從修剪對(duì)象,養(yǎng)護(hù)功能以及實(shí)際情況等考慮,設(shè)計(jì)高速公路綠籬修剪機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu),分析驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作方式和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,完成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),構(gòu)建并研制實(shí)驗(yàn)樣機(jī).
(2)以設(shè)計(jì)的修剪機(jī)械臂為研究對(duì)象,通過(guò)D-H法創(chuàng)建其連桿簡(jiǎn)化模型,進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正解,求得修剪機(jī)械臂的末端刀具位姿方程,采用反變換法進(jìn)行修剪機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解耦,推導(dǎo)各關(guān)節(jié)角運(yùn)動(dòng)表達(dá)式,基于Monte Carlo法求解修剪機(jī)械臂操作空間,通過(guò)MATLAB進(jìn)行操作空間的數(shù)值仿真,驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的正確性和修剪機(jī)械臂結(jié)構(gòu)的合理性,為后續(xù)動(dòng)力學(xué)和避障規(guī)劃研究作鋪墊.
(3)基于多體柔性動(dòng)力學(xué)理論,通過(guò)浮動(dòng)系法建立柔性修剪機(jī)械臂系統(tǒng)坐標(biāo)系,根據(jù)假設(shè)模態(tài)法描述臂桿彈性變形量,采用Lagrange法及虛功原理推導(dǎo)修剪機(jī)械臂剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)方程,在ADAMS仿真軟件中進(jìn)行修剪機(jī)械臂剛性和柔性的動(dòng)力學(xué)對(duì)比仿真,研究柔性因素對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響,進(jìn)一步驗(yàn)證建立剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型的必要性,為以后控制和結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究提供理論依據(jù).
(4)針對(duì)非結(jié)構(gòu)環(huán)境下高速公路綠籬修剪機(jī)器人手臂實(shí)時(shí)準(zhǔn)確避障問(wèn)題,提出一種基于擾動(dòng)人工勢(shì)場(chǎng)法(PAPF)的避障路徑規(guī)劃解決方法.根據(jù)綠籬隔離帶與障礙物分布情況,構(gòu)建包絡(luò)障礙物簡(jiǎn)化模型,分析機(jī)械臂與障礙物的碰撞條件,求解機(jī)械臂在修剪過(guò)程中的避碰空間.引入斥力場(chǎng)調(diào)節(jié)策略優(yōu)化勢(shì)場(chǎng)模型,建立斥力場(chǎng)擾動(dòng)機(jī)制調(diào)整斥力影響方式,消除傳統(tǒng)算法中局部極小點(diǎn)和目標(biāo)不可達(dá)等現(xiàn)象.在避碰空間應(yīng)用PAPF算法進(jìn)行路徑規(guī)劃仿真,仿真結(jié)果表明,機(jī)械臂跳出局部極小點(diǎn),靈活順利避障,成功抵達(dá)目標(biāo)點(diǎn),驗(yàn)證了該方法的有效性和可行性.

針對(duì)車載綠籬修剪機(jī)難以在公園道路自動(dòng)行走的問(wèn)題,在視覺(jué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,提出一種初始點(diǎn)Hough變換算法,可用于指導(dǎo)小型車輛在公園道路的自動(dòng)化導(dǎo)航,從而實(shí)現(xiàn)公園綠籬修剪的機(jī)械化和智能化.算法主要包括五部分:目標(biāo)區(qū)域的截取,HSI彩色空間的轉(zhuǎn)換,S分量圖的二值化及形態(tài)學(xué)處理,導(dǎo)航點(diǎn)的求取與導(dǎo)航線的擬合.為了減少圖像的計(jì)算量和干擾,只截取拍攝圖像的部分區(qū)域作為目標(biāo)區(qū)域;為了減少光照不均勻的影響,將RGB圖像轉(zhuǎn)換為HSI圖像,并提取S分量圖作為研究對(duì)象;采用Otsu法二值化S分量圖,并采用形態(tài)學(xué)處理填充二值圖像的孔洞;針對(duì)傳統(tǒng)的Hough變換計(jì)算量大的缺點(diǎn),提出一種初始點(diǎn)Hough變換擬合導(dǎo)航路徑.試驗(yàn)結(jié)果表明,該文提出的初始點(diǎn)Hough變換具有較高的性,實(shí)時(shí)性的優(yōu)點(diǎn).