基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机制造技术

本发明专利技术公开了一种基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机，包括修剪机构、动力装置、传动装置、底盘、抬升机构、控制系统。修剪机构包括刀片、电机；动力装置包括电池、步进电机、舵机；抬升机构包括立柱、修剪支架和锁止紧扣装置；控制系统包括单片机、超声波传感器。单片机可使用手机APP通过蓝牙模块连接，以控制机械运动、修剪和刀片升降。超声波传感器传输数据控制舵机转动，带动修剪支架转动，达到避障效果。修剪机位于公路中央绿化带一侧，刀片位于绿植上方和侧方，随机械运动修剪绿植。本发明专利技术实现了公路绿植修剪的自动化，具有占地小、能耗低、可远程操作、自动避障、安全性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机
本专利技术涉及园艺工具类
，尤其涉及一种基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机。
技术介绍
绿植修剪机是一种适用于修剪灌木、草地、植被的机械修剪工具。其主要工作机构一般包括修剪刀头、动力装置和传动机构。其中，修剪刀头通过传动机构获得动力装置提供的动力，从而对灌木等绿植进行修剪。为美化和保护环境，人们往往在公路尤其是高速公路的道路中央种植灌木等绿植。而公路中央的绿植需要定期修剪才能保证美观，因此公路绿植的修剪需求巨大。现阶段的绿植修剪机主要分为：大型车辆类、小型自提类这两种类型，均包含动力、传动、修剪等主要机构。大型车辆类在公路上占地大、能耗高、较为笨重；小型自提类仍然需要人力操作，安全系数低、不方便、效率低。现有技术中，申请号为CN201810729484.1的专利技术专利公开了一种自动避让式剪草机及剪草方法，包括底盘钢架、驾驶操作台、动力装置、液压系统和安装在底盘钢架前端的剪草工作头，该专利技术中，左右刀排组件遇到障碍物能完成自动避障动作。现阶段的绿植修剪机大多无法满足自动修剪公路中央绿植的需求，主要存在问题如下：(1)机械占地面积大；(2)需要人力操作，自动化程度低；(3)无法自动避障；(4)无法实现远程监测和控制，智能化程度低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机，来解决上述现有的公路绿植修剪工作中存在的问题。本专利技术实现了公路绿植修剪的自动化，具有占地小、能耗低、可远程操作、自动避障、安全性高的优点。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：本专利技术提供一种基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机，包括修剪机构、动力装置、传动装置、底盘、抬升机构和控制系统，所述动力装置包括电池和多个电机，所述电池通过电池架固定在底盘上；所述抬升机构固定在底盘上，其包括立柱、修剪支架和锁止紧扣装置，所述修剪支架上固定有修剪机构；所述修剪机构、抬升机构通过齿轮和所述动力装置中的多个电机连接；所述底盘包括车轮，所述车轮通过轴、齿轮和所述电机连接；所述控制系统包括超声波传感器和单片机，所述单片机与所述超声波传感器、所述动力装置连接；所述超声波传感器固定于抬升架顶层。优选的，所述修剪机构包括刀片、电机，其中两组修剪机构横向固定在修剪支架上，另外一组修剪机构纵向固定，所述修剪机构可以随着修剪支架的旋转而转动。优选的，所述修剪机构可以实现双方向修剪，所述横向固定的两组修剪机构可对绿植顶部进行横向修剪，所述纵向固定的一组修剪机构可对绿植侧面进行纵向修剪。优选的，所述传动机构包括两个运动动力齿轮、两个抬升动力齿轮、两个转动动力齿轮和两条齿条；所述两条齿条和所述立柱紧贴，所述运动动力齿轮和大步进电机同轴关联，所述抬升动力齿轮和小步进电机同轴关联，所述转动动力齿轮和第一舵机同轴关联。优选的，所述控制机构包括超声波传感器和单片机，所述单片机和所述动力装置多个电机相连接，所述多个电机包括一个大步进电机、两个小步进电机、三个所述修剪机构的电机和两个舵机，所述两个舵机中第二舵机与锁止紧扣装置同轴关联，由此通过单片机可控制舵机的转动情况。优选的，所述单片机还和所述超声波传感器相连接，可获取超声波传感器的数据并控制所述多个电机的运动情况。优选的，所述单片机还和手机应用软件通过蓝牙模块连接，可通过所述手机应用软件远程控制所述多个电机的运动情况，还可获取并处理所述超声波传感器的数据，从而实现对整车各个模块控制。优选的，所述单片机亦可自动处理所述超声波传感器的数据，自动调整所述第一舵机的转动情况，通过所述转动动力齿轮实现所述修剪支架的转动，进而实现超声波自动避障。优选的，所述抬升机构还包括锁止紧扣装置，当所述单片机控制抬升机构竖直方向位移时，第二舵机将会转动，带动锁止紧扣装置从齿条中剥离，解除卡止状态，同时所述小步进电机将会转动，带动抬升机构竖直方向移动，位移结束时，小步进电机停止转动，同时第二舵机反向转动，带动锁止紧扣装置插入齿条，进行卡止。优选的，所述单片机，其程序是基于Arduino平台开发的，包含修剪模块、运动模块、抬升模块、超声波模块、锁止模块、避障模块和蓝牙模块；分自动模式、手动模式和微调模式三种工作状态。由于采用了以上技术方案，本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：1、本专利技术进行轻量化设计，车架占地面积小，重量轻，工作时车身紧靠公路中央护栏，无须占用公路车道。2、本专利技术实现自动化操作，大幅减轻工人工作量。3、本专利技术通过超声波传感器测距，提前检测到指示牌等障碍物后自动减速、打开修剪支架，通过障碍物后自动恢复原工作状态，实现自动避障。4、本专利技术可通过手机应用软件查阅、监测行驶数据，并具有远程控制功能，实现修剪智能化。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机的整体结构示意图；图2是底盘结构示意图；图3是抬升机构结构示意图；图4是锁止紧扣装置工作原理图；其中，1电池；2电池架；3底盘；4立柱；5修剪支架；6锁止紧扣装置；7车轮；8轴；9超声波传感器；10抬升架；11刀片；12修剪机构电机；13运动动力齿轮；14抬升动力齿轮；15转动动力齿轮；16齿条；17大步进电机；18小步进电机；19第一舵机；20第二舵机。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机，来解决上述现有的公路绿植修剪工作中存在的问题。本专利技术实现了公路绿植修剪的自动化，具有占地小、能耗低、可远程操作、自动避障、安全性高的优点。本专利技术提供的基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机，包括修剪机构、动力装置、传动装置、底盘、抬升机构和控制系统，所述动力装置包括电池和多个电机，所述电池通过电池架固定在底盘上；所述抬升机构固定在底盘上，其包括立柱、修剪支架和锁止紧扣装置，所述修剪支架上固定有修剪机构；所述修剪机构、抬升机构通过齿轮和所述动力装置中的多个电机连接；所述底盘包括车轮，所述车轮通过轴、齿轮和所述电机连接；所述控制系统包括超声波传感器和单片机，所述单片机与所述超声波传感器、所述动力装置连接；所述超声波传感器固定于抬升架顶层。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机，其特征在于：包括修剪机构、动力装置、传动装置、底盘、抬升机构和控制系统，所述动力装置包括电池和多个电机，所述电池通过电池架固定在底盘上；所述抬升机构固定在底盘上，其包括立柱、修剪支架和锁止紧扣装置，所述修剪支架上固定有修剪机构；所述修剪机构、抬升机构通过齿轮和所述动力装置中的多个电机连接；所述底盘包括车轮，所述车轮通过轴、齿轮和所述电机连接；所述控制系统包括超声波传感器和单片机，所述单片机与所述超声波传感器、所述动力装置连接；所述超声波传感器固定于抬升机构顶层。/n

【技术特征摘要】
1.基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机，其特征在于：包括修剪机构、动力装置、传动装置、底盘、抬升机构和控制系统，所述动力装置包括电池和多个电机，所述电池通过电池架固定在底盘上；所述抬升机构固定在底盘上，其包括立柱、修剪支架和锁止紧扣装置，所述修剪支架上固定有修剪机构；所述修剪机构、抬升机构通过齿轮和所述动力装置中的多个电机连接；所述底盘包括车轮，所述车轮通过轴、齿轮和所述电机连接；所述控制系统包括超声波传感器和单片机，所述单片机与所述超声波传感器、所述动力装置连接；所述超声波传感器固定于抬升机构顶层。


2.根据权利要求1所述的基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机，其特征在于：所述修剪机构包括刀片、电机，其中两组修剪机构横向固定在修剪支架上，另外一组修剪机构纵向固定，所述修剪机构可以随着修剪支架的旋转而转动。


3.根据权利要求2所述的基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机，其特征在于：所述修剪机构可以实现双方向修剪，所述横向固定的两组修剪机构可对绿植顶部进行横向修剪，所述纵向固定的一组修剪机构可对绿植侧面进行纵向修剪。


4.根据权利要求1所述的基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机，其特征在于：所述传动机构包括两个运动动力齿轮、两个抬升动力齿轮、两个转动动力齿轮和两条齿条；所述两条齿条和所述立柱紧贴，所述运动动力齿轮和大步进电机同轴关联，所述抬升动力齿轮和小步进电机同轴关联，所述转动动力齿轮和第一舵机同轴关联。


5.根据权利要求1所述的基于Arduino单片机的公路绿植自动修剪机，其特征在于：所述控制机构包括超声波传感器和单片机，所述单片机和所述动力装置多个电机相连接，所述多个电机包括一个大步...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志强，张天奕，李季轩，冯祥东，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11