绿篱机械化快速修剪技术与运用分析.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 23 日 作者简介：武丹（1989），女，汉族，河北承德人，本科，北京市航天万源园林环境绿化工程有限公司，工程师，研究方向为大型工业园区园林绿化管理及服务方法措施、现代园林企业高质量发展途径等。-176-绿篱机械化快速修剪技术与运用分析 武 丹 宋 洁 杨晓婕 北京市航天万源园林环境绿化工程有限公司，北京 100000 摘要：摘要：本文简单介绍了市政道路绿化养护修剪作业的基本情况，在此基础上从手持式便捷修剪机具和手推式绿篱修剪机具两个角度阐述了我国绿篱修剪机械的研发现状。以上述两点为切入，结合实际工程案例从多个层面分析了绿篱机械化快速修剪技术的应用要点，希望可以为相关人士提供帮助和借鉴，深化绿篱机械化快速修剪技术在市政道路工程中的应用，为生产生活创造良好环境。关键词：关键词：机械化；修剪技术；运用 中图分类号：中图分类号：S731 0 引言 现阶段，社会发展和经济建设活动的进步在客观上提高了对市政道路工程的建设要求，市政道路工程的建设数量增加。为了进一步提高工程质量，相关人员需要在市政工程中配备相应的绿化建设。此时，相关人员需要加强绿篱机械化快速修剪技术的应用，在技术手段的帮助下保证道路绿化的美观程度和实用性。为此，相关人员需要研究技术基本情况以及运用策略，推动行业发展和进步。1 项目概况 某地为国家“AAAAA”级风景名胜区，属于国家森林公园建设的一部分，在当地的社会发展以及经济建设中具有重要地位。为了进一步提升当地的发展水平，相关人员将目光放在了园林绿化工作上，致力于推动当地的可持续发展。为此，该地开展了市政道路绿地养护工程建设，采用机械化手段完成道路绿化养护工作，提高养护精度和质量。该工程在建设过程中需要处理大量的高大绿篱和低矮灌木绿篱，有着较高的养护要求和标准。针对道路中间位置的绿化带，相关人员需要开展一级养护，确保此处的立体绿篱有着较高质量。为了在最大程度上提高工作效率和绿化养护质量，相关人员采用绿篱机械化快速修剪技术完成了工程建设。2 市政道路绿化养护修剪作业现状 在市政道路工程中，为了隔离并防护道路，增强市政工程的美观程度，起到一定的环境保护作用，相关人员通常会在道路两侧、中间位置的分隔带以及交通岛中布置市政绿篱等多样化的园林绿化1。在市政道路工程的运行过程中，园林绿化植物不断成长，发挥着应有的作用。经过大量市政工程实践案例的验证，园林绿化建设需要大量的养护工作，保证美观程度，充分发挥作用。现阶段，市政道路绿化养护工作主要以人工修剪为主，效率较低、成本较高，养护质量不佳，亟需新的工作方法和技术手段。3 我国绿篱修剪机械的研发现状 3.1 手持式便捷修剪机具 市政工程道路绿篱修剪的作业环境相对较为复杂，需要相关机械设备的修剪机具有更高的使用性能2。为了提高养护修剪工作的质量和效率，相关人员结合绿化养护工作的标准要求和工程项目的实际情况研发了更具针对性的手持式便捷修剪机具，用于完成道路中间带高约 2m 的绿篱墙以及柱形绿篱修剪养护。手持式便捷修剪机具可以实现自动化修剪，具备行走装置，可以随时改变工作位置，调节修剪高度，并在伸缩臂的帮助下扩大修剪范围，有着较好的修剪养护作用。3.2 手推式绿篱修剪机具 手推式绿篱修剪机具在行走底座上安装了万向轮，并设置了侧轮，将其作为定向措施，以免修剪机具在行走过程中出现路径偏离。另外，侧轮在保证行走路径正确的同时增强了机具行走的稳定性，提高了整体修剪工作的整齐度。另外，手推式绿篱修剪机具可以根据实际情况随时调整行走和修剪速度，避免在道路中国科技期刊数据库 工业 A-177-上长时间停留造成的安全隐患和事故风险，危险程度较低。如工作人员在修剪市政道路绿化时需要处理不同高度的绿篱或绿墙，可以为机具更换不同长度的刀具，从而达成修剪养护目的。4 绿篱机械化快速修剪技术的应用要点 4.1 技术要点 4.1.1 修剪装备 在科学技术不断发展进步的背景下，用于修剪养护作业设备得到了发展，出现了工作效率更高、性能更加全面的机械设备。在市政道路工程的绿化养护工作中，以单片机为基础的绿篱修剪设备得到了广泛应用。这一类型的修剪装备在基本修剪用具的基础上增加了多个传感器以及功能模块，提高了修剪装备的机械化和智能化程度。红外传感器、六轴传感器等多个传感器的设置使得修剪工作更加智能，装备可以根据实际情况调节机械臂、连杆、剪刀等基本装置的运行数据，并灵活调整修剪高度和边缘位置。该装备中配备了 4G 网络透传模块，用于接收操作和控制指令，并在 LCD 显示屏的帮助下呈现修剪装备此时的工作数据和运行状态，方便相关人员掌握修剪装备的实际情况，结合修剪养护工作的要求完成高质量的绿篱修剪3。另外，设备中的直流稳压模块为设备运行提供了动力，通过向各个元器件提供电压支撑修剪设备的正常运行。4.1.2 工作原理 单片机的绿篱修剪装备可以完成水平、波浪形等多种形式的修剪作业。在水平修剪作业中，修剪设备中的红外传感器发挥作用，可以自动检测待修剪绿篱的实际高度和边缘信息，发送信号完成定位。此时，单片机将会计算修剪高度，随后由姿态传感器调节机械臂连杆的欧拉角，结合光耦继电器的控制行为使修剪刀具能够顺利完成绿篱修剪。此时，水平移动修剪装备即可完成道路绿篱的水平修剪。波浪形修剪工作相对更加复杂，在水平移动的同时增加了上下往复运动。此时，修剪设备需要确定绿篱修剪的上高度边缘位置，由单片机结合指定算法控制修剪刀具和机械臂，在向前直线水平运动的同时完成上下移动，从而完成波浪形绿篱的修剪。4.2 安全规程 4.2.1 准备工作 应用绿篱机械化快速修剪技术之前，相关人员应当做好全面完善的准备工作，为修剪养护奠定良好的工作基础。根据绿篱苗木植株的生长情况，相关人员需要科学设计修剪作业的时间安排，通常情况下，可以在冬季、开春前完成一次修剪工作，当植株进入生长期，则需要每月完成一次修剪。工作人员需要合理把握绿篱修剪的频次，避免出现过度修剪，也要防止长时间不修剪出现的空秃、缺枝以及绿篱形状紊乱等不良现象。相关人员需要调查待修剪绿篱的基本情况，大致明确修剪工作的内容、标准、要求、任务量等，以保证修剪效果为前提，调节修剪机具和锯链刀片的高度，将机械设备的伸缩悬臂调整至合适位置并锁紧，方便绿篱修剪工作的进行。另外，不同种类的绿篱苗木有着不同的修剪方式，相关人员需要选择更加恰当的修剪方式，最大化发挥修剪技术以及机械设备的作用。例如，在修剪柱形乔灌木时，相关人员需要调整修剪装备的高度、长度和半径，达成修剪养护目标。4.2.2 规避障碍 规避障碍是绿篱修剪工作的重要研究内容，与修剪养护作业的质量息息相关，影响了修剪设备的质量和损耗。在使用绿篱机械化快速修剪技术时，相关人员需要重视障碍规避，减少修剪设备在作业过程中出现的不必要损伤，并保证绿篱修剪的质量和效果。以往的障碍规避路径规划往往通过图搜索法、智能算法等多种算法完成。经过修剪养护工作的验证，许多路径规划算法均暴露出了相应的短板和劣势4。为了保证修剪养护工作的质量，满足新时代背景下不断提高的修剪作业要求，相关人员可以使用更加科学先进的算法和技术手段。为了达成高效规避障碍的目的，相关人员可以结合机械手，将算法应用在机械手中。机械手的运行通过各个关节的角度变化完成，相关人员将可以将关节空间作为路径规划的切入点。相关人员可以开展碰撞检测，从机械手连杆之间的碰撞和机械手与障碍物之间的碰撞这两个角度入手。在 RRT 算法、a-bRRT 算法、RST 工具箱等的帮助下，相关人员可以针对已知的静态障碍物完成避障路径规划。4.2.3 注意事项 为了保证绿篱修剪作业的安全性，避免造成人身财产损失，相关人员需要仔细阅读修剪机具的使用操作说明，严格按照机械设备的性能设置和使用方法完中国科技期刊数据库 工业 A-178-成绿篱修剪，严禁违规操作，在正常范围内使用修剪装备。在修剪作业过程中，作业人员需要配备完善的安全防护措施，包括但不限于反光衣、安全帽、护目镜、防滑鞋等，并在作业区域设置明显的警示标志，提醒行人以及周围群众注意。通常情况下，相关人员在道路中修剪绿篱时需要设置警告区、过渡区、缓冲区、工作区、终止区等多个区域，放置醒目的警示标志，增强绿篱修剪作业的安全性。当绿篱修剪需要多人同步进行时，作业人员之间应当加强配合，注重协作，彼此之间互相照应，保持足够的作业间隔，以免出现作业冲突，影响最终的修剪效果。使用各种修剪机械设备时，作业人员需要稳步前进，时刻注意周围环境。4.3 宣传推广 4.3.1 开发系统 相关人员为了满足市政道路工程绿篱修剪养护作业的要求研究并改进了绿篱机械化快速修剪技术。在将其宣传并推广至实际工作中时，相关人员可以关注系统开发工作，将人工智能技术与绿篱机械化修剪技术结合起来，提高作业质量。信息技术的发展进步对生产生活的各行各业产生了较大影响，相关人员在使用修剪设备的基础上可以加强绿篱修剪机器人的研究和开发，综合运用机械、电子等多个领域的专业知识开展市政工程绿化养护工作。在设计机器人主体时，相关人员需要完成系统仿真，结合测试结果明确机器人应当具备的外观、结构、功能等基本情况。相关人员应当构建虚拟动作模型，使修剪机器人可以完成绿篱修剪作业5。此外，相关人员需要研究接口，增强绿篱机器人的适配度，使其可以使用多种类型的机器人完成修剪作业。一般情况下相关人员需要完成机械、电气等多个接口，强化结构设计，增强绿篱修剪机器人的稳定性，设计更加科学的电气使用方案，并完成多种通信接口和数据的融合。4.3.2 设计刀具 刀具在绿篱修剪养护作业中发挥了重要作用，是修剪作业所需的基本部件之一。在养护市政道路工程的绿化建设时，相关人员可以将刀具设计摆在重要位置，通过科学合理的道具高效完成绿篱修剪。材质问题影响着修剪刀具的厚度、尺寸、锋利程度等，为了避免刀具过厚造成的修剪问题，相关人员可以选择质量较轻、强度较大、较为锋利的材料制作刀具，确保绿篱苗木切口的平整程度，避免造成苗木拉伤。另外，相关人员需要关注到顶部修剪工作，通过打顶装置的设计减少侧面修剪和顶部修剪的中间环节，不需额外更换刀具。除此之外，相关人员需要规划刀具的固定方式，增强刀具的稳定性。一般情况下，当待修剪绿篱的高度较矮时，工作人员需要使用长度小于 1.1m 的绿篱刀完成修剪养护。此时，可以采用一端悬臂固定的方式固定修剪刀具；如待修剪绿篱的高度较高时，工作人员需要使用长度在 1.1m 以上的绿篱刀开展修剪作业。在端部固定的基础上增加辅助撑杆固定，从而保证修剪刀具的稳定性，高效完成绿篱修剪。4.3.3 自动巡航 自动巡航的核心是定位问题，相关人员可以从巡航实践中出现的问题入手，解决巡航数据稳定性较差、进度较低、误差较大等问题，提高自动巡航的科学性和可靠性，从而加强技术推广，将高质量的绿篱机械化修剪技术应用到市政工程的养护环节中。此时，相关人员可以将传感器作为研究重点，综合运用多个传感器的定位方式，结合多种技术手段，按照市政道路绿化养护工作的实际情况选择精确度更高、稳定性更强的定位方法，为绿篱修剪作业创造便利条件。另外，为了增强绿篱机械化修剪技术的实用性、灵活性和便捷性，相关人员可以加强远程控制，在互联网以及信息技术的帮助下完成实时交互，消除通信障碍，提升绿篱修剪工作的灵活性。此时，相关人员可以使用 WEB技术以及相关的 APP 软件，用于完成数据收集、机械控制等操作。设计自动巡航和远程控制模块时，相关人员需要全面考虑修剪技术以及机械设备的基本情况，从实际情况出发，优化自动巡航路线，开展远程控制。5 结论 综上所述，市政道路工程的绿化养护修剪作业得到了较多关注，相关人员在实际工作过程中可以使用绿篱机械化快速修剪技术，明确修剪技术装备的基本情况，了解工作原理，在做好完善准备工作的前提下应用技术手段，注意规避障碍，严格按照注意事项完成修剪。在宣传推广工作中，相关人员可以从系统开中国科技期刊数据库 工业 A-179-发、刀具设计、自动巡航等多个角度入手，落实绿篱机械化快速修剪技术的实际应用。参考文献 1陈若虹,童志成,吴翠雯.市政绿篱机械化快速修剪技术分析与应用推广以西樵镇道路绿化养护项目为例J.现代园艺,2022,45(16):180-182.2韦锦,蒙艳玫,张婷婷,等.绿篱修剪高速无刷电机水冷系统分析与试验J.广西大学学报(自然科学版),2022,47(04):977-985.3马志宽,牛得学,桑晨,等.基于多传感器技术的园林绿篱修剪装置设计J.农业技术与装备,2023(09):43-45.4夏长高,许秋月,韩江义.果园绿篱修剪机械手路径规划算法研究J.重庆理工大学学报(自然科学),2023,37(01):132-139.5曹璀璨,吴湘柠,陈义时,等.高效绿篱修剪机器人设备的开发研究J.西部交通科技,2023(02):183-184.