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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:智能林木整枝机器人
学校名称:烟台科技学院
参赛队伍:滕文阁
参赛学生:胡浩然 朱德杰 穆允睿  
指导老师:李超 迟漫  

详细说明

随着社会经济的发展,国民生活水平的提高,对材性优良、纹理美观的高价值木材的需求量增长迅速。近几年来,由于世界范围内生态环境恶化、森林资源减少,各木材出口国纷纷调整政策,全球木材价格持续攀升,各项成本加大,导致我国进口木材量减少,国内生产和消费压力增大。而要保证木材的质量,木材的整枝技术十分重要。

树冠作为林木进行光合和呼吸作用等一系列生理活动的主要部位,其大小、结构及其分布形式直接 决定了树木的生长活力和生产力。随着树木的生长和树冠的郁闭,下层枝条因营养供应不到且不能截留 足够阳光进行光合作用会逐渐趋向死亡和脱落,这称 为自然整枝。人为地去除树冠下部的枯枝及部分活 枝的抚育措施,称为人工整枝。所以,通常生产上,采用密度调控,利用林木自然整枝特性来减少树干侧枝 的数量及规格,以此提高规格材出材率。但是,在林 木自然整枝过程中,常常会形成死节、出现孔洞等木 材缺陷,严重影响木材质量和美观。人工整枝措施恰 恰可以在分枝枯死前及时去除树干分枝,避免或减少 死节的形成。从而提高木材质量、优化树体结构、提高养分利用效率。

目前国内林场采用的大多是人工整枝技术,但同时也带来很多问题。人工整枝的工作量巨大,需要耗费大量人力物力才能完成对树木的整枝工作。在进行人工整枝的过程中,由于树木的高大,时常需要林场工人们进行高空作业,十分危险。并且整枝过程中由于树枝的影响,工人的安全和地面的操作指挥人员有着巨大的安全隐患。

在国内已经出现了一些树枝修剪机,但大多数存在不足之处,诸如,适应性差,即不能对直径不同的树木进行修剪。市面上的修剪机主要是长长的电锯,需要工人踩着梯子爬上高高的树木进行修剪,在修剪的空间上有一定的局限性。树枝修剪似乎成了难题。

在欧美等发达国家,机械化的程度相对较高,树枝修剪的机器也相对先进,但国外的机器不能满足不同直径的树木,有着很大的不足之处。这时,就需要一台可以适应不同直径大小的树木又能高速修剪的机器。

智能林木机器人创新点包括以下几点:

1.  采用了改良后的侧方可动削刀;对于切削效果最重要的部分就是削刀结构为了避免在高冲击力的工作条件下,削刀产生机械疲劳,导致在高强度工作条件下发生崩坏,裂痕现象。对削刀部分进行了结构改进,通过加装电机使增加可动削刀进行辅助切削,主削刀采用v型齿结构,增大切削能力,并降低了工作时的机械疲劳。

2.  可调节的夹树装置;为了解决机器对不同直径的树木的工作,采用夹树轮结构,在不影响机器工作的前提下,能够调节机器的加紧程度,使其满足对不同直径树木的切削要求。

3.  单片机的控制系统;通过基于单片机的控制系统,可以对机器进行远程控制,和机器的夹紧程度。使其自动完成工作,确保了工作人员的安全性,避免了工作人员的高空作用,也极大的方便了整枝工作的完成。

4.  红外线自动检索系统:通过预先标记,可自动进行对标记的目标作业,并寻找出最优路径,实现高效率作业。

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