规划设计Planning and design
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韩立兮钟千翔钟佩佩
（湖南环境生物职业技术学院，湖南衡阳421001）
中图分类号：TU7 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2019）09-0058-01
摘要：现代文明离不开生态文明，美化城镇居民生活区环境是生态文明的重要环节，以往城镇环境中植物修剪维护保养具有强度大、劳动效率低、修剪效果不理想等诸多问题，为了减轻劳动人员工作强度，提高生产效率，保障修剪效果，设计一种能进行自
动修剪绿篱的全自动机器，服务于城镇生态文明建设是非常必要的，本设计方案利用计算机自动控制技术及新型机械机构，很好地
完成了绿篱修剪机的方案设计。
关键词：绿篱；全自动计算机控制变形
0引言
为了配合生态文明建设，提高生态治理效率，本研究设计一种新型全自动、
可变形的绿篱修剪机械，达到减轻劳动强度、提高生产效率、保证修剪质量的多
重目的，为美化城镇生态环境、提高人们生活质量打下有力基础。
1 绿篱修剪要求
根据城镇环境要求，在不同绿化区域，会建设绿篱墙或由单株植物组成的绿
化带，按照绿篱高度不同，可分为为绿墙、高绿篱、中绿篱及矮绿篱。
为了使绿篱外观优美、形态整齐，园艺工人需要定期进行修剪，其中，对于
绿篱墙的修剪，可以修剪成上窄下宽的梯形绿篱体、梯形绿篱体、圆顶形绿篱体、
自然形（不进行规整修剪）或造型绿篱体；对于单株植物，可以修剪成轴对称各
种形状，如椭球形、圆锥形、蘑菇形等，当然也可以是不进行修剪的自然形。修
剪要求形状整齐、外观优美、效率高、不对植物根系产生影响与破坏。
2 绿篱修剪机的机械原理
根据绿篱修剪的要求，本修剪机设计一种可以上下调节高度的装置，工作原
理是通过电机驱动螺杆旋转，螺杆的旋转带动配合的螺母上下移动，从而带动活
动杆上下运动，通过控制电机的正反转及旋转量从而控制活动杆上下移动的距离。
其工作原理如图1
所示。
图1 升降机构图2 顶部旋转机构
为了达到既可以修剪绿篱墙，也可以修剪单株植物的效果，设计了一个顶部
旋转机构，当该机构不旋转时，可以在平板车带动移动的情况下修剪绿篱墙，当
该机构旋转时，则可对单株植物进行修剪。其结构如图书2所示。
为了达到变形修剪的目的，设计如图3
所示修剪机构。
图3 变形修剪机构
该机构的工作原理：当控制系统控制伸缩电机单伸缩时，可以对过连接销的
作用，使两相相邻的修剪模块间产生相对运动，从而产生变形，当伸缩电机按各 自的运动要求伸缩时，就可以使整个系统完成各种变形，以满足修剪形状要求。
如图4
就是两种变形状态下的装配效果。
图4 不同变形效果
根据上述介绍，本设计的工作过程如下：
1、修剪机固定在可移动的专用平板小车上，可灵活运行在花园、绿化区域间。
2、当顶部旋转机械固定不动时，通过改变图3所示各伸缩电机的伸缩量，使
修剪机构产生不同形状，再移动平板小车，就可以对绿篱墙进行各种造型修剪。
3、当顶部旋转机构慢速旋转时，改变图3所示各伸缩电机的伸缩量，使修剪
机构产生不同形状，就可以对单株植物进行轴对称修剪。
本机构修剪模块可根据需要进行增加或减少，从而适应不同绿篱修剪需要；
修剪模块拆卸或装配简单方便，从而提高其应用效率。
3 自动控制模块介绍
本设计采用用户界面、系统控制及电机驱动几个模块，主要功能介绍如下：
用户界面是本控制系统的人机交互界面，主要包括标准形态、造型编辑、参
数保存等几个模块，标准形态模块是对绿篱修剪方案中常用的几种形态，将常用
形态设计成固定方式，只需要修改少量参数就可以方便进行形态设置；造型编辑
模块则允许用户通过使用鼠标拖动造型链任意修改形状，当完成设置后，系统自
动对修剪模块上不同位置的伸缩电机给出相应的伸缩量，从而保证每个伸缩电机
伸缩量合适，最终完成造型编辑得到的形状，完成绿篱修剪设置；参数保存则可
以保存所有已有或造型得到的不同形状参数，留待下次对同一绿篱修剪时，可调
用保存参数进行修剪，既能加快修剪参数设置，也可以保证下次修剪时形状的一
致性。
系统控制模块则主要是对用户界面给出的形状参数，通过参数计算，控制调
整各伸缩电机的伸缩量。
电机驱动模块则主要是提出输出功率，保证各伸缩电机、旋转电机、升降电
机等具有足够功率，从而达到能完成绿篱修剪的目的。
电气控制主要模块如图5
所示。
通过自动控制，实现修剪机对篱笆墙的造型修剪，可实现高矮自动调节；再
通过行走机构的与升降同步，可以修剪出高矮规律性的篱笆墙；对单株花草修剪
时，则可以修剪成轴对称的各种三维效果。
4 结语
通过本次研究，设计了一种新型的修剪机器，由于其具有创新性，现已经申
请专利，并获得受理，受理号是：201910813802.7
本论文介绍了新型自动可变形修剪机的工作原理、主要结构及主要控制模块，
具有很强的实用价值，产品对美化环境，提高人们生活质量具有重要意义；同时，
本产品可为林业机械自动化提供参考与借鉴。
参考文献
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北京: 译林出版社, 2017.8
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219-220.
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