自動化升降綠籬的設計與研究

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1自動化升降綠籬修剪機的結構和工作原理

工作人員打開電源開關，推動或遙控驅動電機以及舵機到指定位置后，啟動3號電機在遙控器上的按鈕，底座上3號電機帶動螺桿開始升高，這時其它電機處于待機狀態，等螺桿上升到指定位置后，遙控啟動2號小電機按鈕，盤刀由開始加速都最終恒速旋轉。再遙控控制1號小電機,控制絲杠正反轉，以及轉速，進而使得滑塊在橫向移動的速度和位移量不斷變化，從而改變刀具的工作方位，以實現大面積，多造型的園藝修剪作業。當刀具轉到一定位置后，整個車體通過調節走輪不斷靠近綠籬，到達適當位置后盤刀開始有效修剪作業。

2關鍵技術及解決方案

2.1工作刀具的旋轉設計

由于該產品主要適合于路面比較平整，作業場地比較開闊的綠化帶的修剪，而在一般城市街道我們經常會看到很多形狀比較規則的綠化帶，因此這款設備主要適用于修剪綠化帶的水平面與垂直面。當滑塊將推桿拉直后，刀具與地面平行，刀刃相對于綠色植物向上的枝干是垂直的，在電機高速帶動下，刀具會將新長出的嫩條切斷。當推桿將刀具推動到垂直位置是，刀刃相對于綠色植物水平的枝干是垂直的，同樣在刀具高速旋轉下將枝條切斷。當然刀具除了能夠選在0度和90度之外，它也可以在0～90之間或者更大的范圍內作業，這樣就可以使得該設備能夠對于一些簡單造型進行處理，比如臺燈罩、圓錐等等。對于更大范圍的旋轉也是有上限的，具體根據推桿設計的不同而不同。

2.2遠程控制系統設計

遙控器是一個手持裝置，其中包括控制器和信號發射器。信號發射器發射信號給設置到電機上的感應器，遙控器的電源由干電池組構成，為信號的控制和傳送提供動能。操作遙控器使一對電觸點接觸，連接到集成電路的特定管腳，將電路閉合，進而使發射器發射固定序列的電脈沖，每個序列包含一小組同步脈沖，后面緊跟脈沖序列，當信號傳到感應器處時，觸發開關，啟動電機，從而使整個設備開始工作。對于舵機的控制，常用的控制信號是一個周期為20毫秒左右，寬度為1毫秒到2毫秒的脈沖信號。當舵機收到該信號后，會馬上激發出一個與之相同的，寬度為1.5毫秒的負向標準的中位脈沖。之后二個脈沖在一個加法器中進行相加得到了所謂的差值脈沖。輸入信號脈沖如果寬于負向的標準脈沖，得到的就是正的差值脈沖。如果輸入脈沖比標準脈沖窄，相加后得到的肯定是負的脈沖。此差值脈沖放大后就是驅動舵機正反轉動的動力信號。舵機電機的轉動，通過齒輪組減速后，同時驅動轉盤和標準脈沖寬度調節電位器轉動。直到標準脈沖與輸入脈沖寬度完全相同時，差值脈沖消失時才會停止轉動，在該設備中它主要起到調節小輪轉向的功能。[2]

2.3工作臺的上下移動裝置設計

在現實生活中，綠籬墻的高度在一定的范圍內是變動的，如工廠內的冬青一般要求在60cm～100cm之間，因此這就要求設備也可以在一定的范圍內移動，所以該設備采用可上下移動的工作平臺以滿足對不同高度的需要，上下移動的功能主要有螺桿傳動實現，該螺桿采用大導程，便于快速升降，在材料方面要求有一定的強度，可承受大轉矩，但是考慮到經濟加工方面的要求，選用45鋼比較好。再者，工作平臺的可上下移動，可以使得該設備在存放時占用更小的空間。[3]

3結語

自動化升降綠籬修剪機，是一個具有很高自動化程度的設備，與市場上其他同類修剪設備相比，它比那些小型的修剪機自動化程度高，與大型的修剪設備相比，它具有體積小、行動靈活等方面的特點。盡管它具有很多的優點，但有不足比如它對地面質量的要求就比較高。因此還需要不斷完善這種設備的各種作業功能以適應各種不同的場合，在以后的不斷完善過程中還需要進一步的研究。

本文作者：程回東王冬梅工作單位：上海電機學院