自动化升降绿篱的设计与研究

1自动化升降绿篱修剪机的结构和工作原理

工作人员打开电源开关，推动或遥控驱动电机以及舵机到指定位置后，启动3号电机在遥控器上的按钮，底座上3号电机带动螺杆开始升高，这时其它电机处于待机状态，等螺杆上升到指定位置后，遥控启动2号小电机按钮，盘刀由开始加速都最终恒速旋转。再遥控控制1号小电机,控制丝杠正反转，以及转速，进而使得滑块在横向移动的速度和位移量不断变化，从而改变刀具的工作方位，以实现大面积，多造型的园艺修剪作业。当刀具转到一定位置后，整个车体通过调节走轮不断靠近绿篱，到达适当位置后盘刀开始有效修剪作业。

2关键技术及解决方案

2.1工作刀具的旋转设计

由于该产品主要适合于路面比较平整，作业场地比较开阔的绿化带的修剪，而在一般城市街道我们经常会看到很多形状比较规则的绿化带，因此这款设备主要适用于修剪绿化带的水平面与垂直面。当滑块将推杆拉直后，刀具与地面平行，刀刃相对于绿色植物向上的枝干是垂直的，在电机高速带动下，刀具会将新长出的嫩条切断。当推杆将刀具推动到垂直位置是，刀刃相对于绿色植物水平的枝干是垂直的，同样在刀具高速旋转下将枝条切断。当然刀具除了能够选在0度和90度之外，它也可以在0～90之间或者更大的范围内作业，这样就可以使得该设备能够对于一些简单造型进行处理，比如台灯罩、圆锥等等。对于更大范围的旋转也是有上限的，具体根据推杆设计的不同而不同。

2.2远程控制系统设计

遥控器是一个手持装置，其中包括控制器和信号发射器。信号发射器发射信号给设置到电机上的感应器，遥控器的电源由干电池组构成，为信号的控制和传送提供动能。操作遥控器使一对电触点接触，连接到集成电路的特定管脚，将电路闭合，进而使发射器发射固定序列的电脉冲，每个序列包含一小组同步脉冲，后面紧跟脉冲序列，当信号传到感应器处时，触发开关，启动电机，从而使整个设备开始工作。对于舵机的控制，常用的控制信号是一个周期为20毫秒左右，宽度为1毫秒到2毫秒的脉冲信号。当舵机收到该信号后，会马上激发出一个与之相同的，宽度为1.5毫秒的负向标准的中位脉冲。之后二个脉冲在一个加法器中进行相加得到了所谓的差值脉冲。输入信号脉冲如果宽于负向的标准脉冲，得到的就是正的差值脉冲。如果输入脉冲比标准脉冲窄，相加后得到的肯定是负的脉冲。此差值脉冲放大后就是驱动舵机正反转动的动力信号。舵机电机的转动，通过齿轮组减速后，同时驱动转盘和标准脉冲宽度调节电位器转动。直到标准脉冲与输入脉冲宽度完全相同时，差值脉冲消失时才会停止转动，在该设备中它主要起到调节小轮转向的功能。[2]

2.3工作台的上下移动装置设计

在现实生活中，绿篱墙的高度在一定的范围内是变动的，如工厂内的冬青一般要求在60cm～100cm之间，因此这就要求设备也可以在一定的范围内移动，所以该设备采用可上下移动的工作平台以满足对不同高度的需要，上下移动的功能主要有螺杆传动实现，该螺杆采用大导程，便于快速升降，在材料方面要求有一定的强度，可承受大转矩，但是考虑到经济加工方面的要求，选用45钢比较好。再者，工作平台的可上下移动，可以使得该设备在存放时占用更小的空间。[3]

3结语

自动化升降绿篱修剪机，是一个具有很高自动化程度的设备，与市场上其他同类修剪设备相比，它比那些小型的修剪机自动化程度高，与大型的修剪设备相比，它具有体积小、行动灵活等方面的特点。尽管它具有很多的优点，但有不足比如它对地面质量的要求就比较高。因此还需要不断完善这种设备的各种作业功能以适应各种不同的场合，在以后的不断完善过程中还需要进一步的研究。

本文作者：程回东王冬梅工作单位：上海电机学院