一种用于矮化密植枣树修剪、环割的自动化设备

摘要

本发明涉及城市绿化领域，具体是涉及一种用于矮化密植枣树修剪、环割的自动化设备，包括：框架；履带行进机构，对称设置于框架的底部，环线移动机构，设置于框架的顶部；高度调节机构，设置于环线移动机构的输出端，水平驱动机构，设置于高度调节机构的输出端，水平驱动机构的输出端设置有刮刀，纵向移动机构，设置于框架的内壁；朝向调节机构，设置于纵向移动机构的输出端，推动机构，设置于朝向调节机构的输出端，气动剪刀，设置于推动机构的输出端，本技术方案可以针对不同高度和直径的枣树进行环割，并且可以对不同位置的枣树分支进行修剪切割，大大提高了工作效率。

说明书

技术领域

本发明涉及城市绿化领域，具体是涉及一种用于矮化密植枣树修剪、环割的自动化设备。

背景技术

枣，别称枣子，大枣、刺枣，贯枣。鼠李科枣属植物，落叶小乔木，稀灌木，高达10余米，树皮褐色或灰褐色，叶柄长1-6毫米，或在长枝上的可达1厘米，无毛或有疏微毛，托叶刺纤细，后期常脱落。花黄绿色，两性，无毛，具短总花梗，单生或密集成腋生聚伞花序。核果矩圆形或是长卵圆形，长2-3.5厘米，直径1.5-2厘米，成熟后由红色变红紫色，中果皮肉质、厚、味甜。种子扁椭圆形，长约1厘米，宽8毫米。

生长于海拔1700米以下的山区，丘陵或平原。广为栽培。本种原产中国，亚洲、欧洲和美洲常有栽培。

枣含有丰富的维生素C、维生素P，除供鲜食外，常可以制成蜜枣、红枣、熏枣、黑枣、酒枣、牙枣等蜜饯和果脯，还可以作枣泥、枣面、枣酒、枣醋等，为食品工业原料。

枣树的春季修剪是一项非常繁重的工作，通过对枣树二次枝数量和长度的控制，促使养分集中到挂果的枝干部位，在枣树挂果前期，需要对枣树距地面30cm左右处对主干进行环割，以切断在枣树挂果期间营养向下输送，保证营养主要留给枣树的花蕾，提高枣树的坐果率。然而，目前枣树春季修剪以及枣树挂果前期的环割主要还是依靠人工进行，劳动强度大，修剪、环割作业效率低，且有修剪、环割技能的人十分短缺，导致用工成本很高，为提高枣树树冠修剪、环割质量，降低用工成本和修剪、环割时的劳动强度，需要提出一种用于矮化密植枣树修剪、环割的自动化设备，可以针对不同高度和直径的枣树进行环割，并且可以对不同位置的枣树分支进行修剪切割，大大提高了工作效率。

发明内容

为解决上述技术问题，提供一种用于矮化密植枣树修剪、环割的自动化设备，本技术方案可以针对不同高度和直径的枣树进行环割，并且可以对不同位置的枣树分支进行修剪切割，大大提高了工作效率。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于矮化密植枣树修剪、环割的自动化设备，包括：

框架；

履带行进机构，对称设置于框架的底部，履带行进机构用于驱动框架进行移动；

环线移动机构，设置于框架的顶部；

高度调节机构，设置于环线移动机构的输出端，环线移动机构用于驱动高度调节机构进行圆周运动；

水平驱动机构，设置于高度调节机构的输出端，水平驱动机构的输出端设置有刮刀，高度调节机构用于调节水平驱动机构移动至不同高度，水平驱动机构用于驱动刮刀插入树皮中；

纵向移动机构，设置于框架的内壁；

朝向调节机构，设置于纵向移动机构的输出端，纵向移动机构用于驱动朝向调节机构进行纵向移动；

推动机构，设置于朝向调节机构的输出端，朝向调节机构用于驱动推动机构移动，使得推动机构的输出端朝向需要剪切的枝叶；

气动剪刀，设置于推动机构的输出端，推动机构用于驱动气动剪刀靠近枝叶，气动剪刀用于将枝叶切断。

优选的，履带行进机构包括：

轮架，设置于框架底部的一侧；

第一轮组和第二轮组，分别设置于轮架的两端并与其可转动连接，第一轮组和第二轮组上缠绕有履带；

张紧轮，有多个，多个张紧轮均设置于轮架上，张紧轮用于将履带进行张紧；

链轮驱动组件，设置于轮架上，链轮驱动组件的输出端分别与第一轮组和第二轮组的受力端连接。

优选的，链轮驱动组件包括：

第一伺服电机，设置于轮架上；

第一齿轮，设置于第一伺服电机的输出端；

第二齿轮，有两个，两个第二齿轮分别设置于第一轮组和第二轮组的受力端，第一齿轮和两个第二齿轮之间通过链条传动连接。

优选的，环线移动机构包括：

环状固定圈，设置于框架的顶部；

内齿圈，设置于环状固定圈的内缘；

圆周移动组件，圆周移动组件的非工作部与环状固定圈的内缘滑动连接，圆周移动组件的输出端与内齿圈连接，高度调节机构设置于圆周移动组件的非工作部。

优选的，圆周移动组件包括：

异形件，设置于环状固定圈的内缘并与其滑动连接，高度调节机构设置于异形件的底部；

第三齿轮，设置于异形件上并与其可转动连接；

第二伺服电机，设置于异形件上，并且第二伺服电机的输出端与第三齿轮连接。

优选的，高度调节机构包括：

底座，设置于环线移动机构的输出端；

第一螺纹杆和第一导向杆，对称设置于底座上，第一螺纹杆与底座固定连接，第一导向杆与底座可转动连接；

工作块，分别套设于第一螺纹杆和第一导向杆上，工作块与第一螺纹杆螺纹连接，工作块与第一导向杆滑动连接，水平驱动机构设置于工作块上；

第三伺服电机，设置于底座上，并且第三伺服电机的输出端与第一螺纹杆连接。

优选的，水平驱动机构包括：

直角架，设置于高度调节机构的输出端，刮刀设置于直角架上；

平移板，平移板上对称设置有第二导向杆和第二螺纹杆，第二导向杆和第二螺纹杆均贯穿直角架；

水平驱动组件，设置于直角架上，并且水平驱动组件的输出端与第二螺纹杆连接。

优选的，水平驱动组件包括：

第四伺服电机，设置于直角架上；

皮带轮，设置于第四伺服电机的输出端；

螺母，套设于第二螺纹杆上并与其螺纹连接，螺母与直角架可转动连接，皮带轮和螺母之间通过皮带传动连接。

优选的，推动机构包括：

底架，设置于朝向调节机构的输出端；

剪刀形连杆，剪刀形连杆的固定端与底架铰接；

推动驱动组件，设置于底架上，并且推动驱动组件的输出端与剪刀形连杆的受力端连接；

推动板，剪刀形连杆输出端的两端分别与推动板的两侧固定连接和滑动连接，气动剪刀设置于推动板上。

优选的，推动驱动组件包括：

第五伺服电机，设置于底架上；

第三螺纹杆，第三螺纹杆的一端与第五伺服电机连接，第三螺纹杆的另一端与底架可转动连接；

滑动杆，滑动杆的中部套设于第三螺纹杆上并与其螺纹连接吗，滑动杆与底架滑动连接，滑动杆与剪刀形连杆的受力端连接。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：首先工作人员将本设备放置于工作端地点，履带行进机构开始工作，履带行进机构带动框架沿一列枣树的排列方向进行移动，直至框架骑跨与枣树上，工作人员通过工业电脑对履带行进机构、环线移动机构、高度调节机构、水平驱动机构、纵向移动机构、朝向调节机构、推动机构和气动剪刀进行控制，高度调节机构开始工作，高度调节机构的输出端带动水平驱动机构进行下降，直至水平驱动机构的输出端与枣树需要环割的高度齐平，水平驱动机构开始工作，水平驱动机构的输出端推动刮刀插入树皮中，环线移动机构开始工作，环线移动机构的输出端通过高度调节机构和水平驱动机构带动刮刀进行圆周运动，通过圆周移动中的刮刀将枣树主干进行环割，直至环割完成，纵向移动机构开始工作，纵向移动机构的输出端驱动朝向调节机构移动至枣树分支的开叉处的高度，朝向调节机构开始工作，朝向调节机构的输出端带动推动机构移动至枣树分支开叉处，使得推动机构的输出端朝向此开叉处，推动机构开始工作，推动机构的输出端推动气动剪刀靠近开叉处，气动剪刀开始工作，气动剪刀将枣树的分支与主干进行切断；

1、通过环线移动机构的设置，可以对枣树做圆周运动；

2、通过本设备的设置，可以针对不同高度和直径的枣树进行环割，并且可以对不同位置的枣树分支进行修剪切割，大大提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明的纵向移动机构、朝向调节机构、推动机构和气动剪刀的立体结构示意图；

图4为本发明的环线移动机构、高度调节机构、水平驱动机构和刮刀的立体结构示意图；

图5为本发明的履带行进机构的立体结构示意图一；

图6为本发明的履带行进机构的立体结构示意图二；

图7为本发明的环线移动机构的立体结构示意图；

图8为本发明的环线移动机构的内部结构示意图；

图9为本发明的高度调节机构、水平驱动机构和刮刀的立体结构示意图；

图10为本发明的图9的A处放大图；

图11为本发明的推动机构的立体结构示意图一；

图12为本发明的推动机构的立体结构示意图二。

图中标号为：

1-框架；

2-履带行进机构；2a-轮架；2b-第一轮组；2c-第二轮组；2d-张紧轮；2e-链轮驱动组件；2e1-第一伺服电机；2e2-第一齿轮；2e3-第二齿轮；

3-环线移动机构；3a-环状固定圈；3b-内齿圈；3c-圆周移动组件；3c1-异形件；3c2-第三齿轮；3c3-第二伺服电机；

4-高度调节机构；4a-底座；4b-第一螺纹杆；4c-第一导向杆；4d-工作块；4e-第三伺服电机；

5-水平驱动机构；5a-直角架；5b-平移板；5b1-第二导向杆；5b2-第二螺纹杆；5c-水平驱动组件；5c1-第四伺服电机；5c2-皮带轮；5c3-螺母；

6-纵向移动机构；

7-朝向调节机构；

8-推动机构；8a-底架；8b-剪刀形连杆；8c-推动驱动组件；8c1-第五伺服电机；8c2-第三螺纹杆；8c3-滑动杆；8d-推动板；

9-气动剪刀。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

参照图1至图4所示，一种用于矮化密植枣树修剪、环割的自动化设备，包括：

框架1；

履带行进机构2，对称设置于框架1的底部，履带行进机构2用于驱动框架1进行移动；

环线移动机构3，设置于框架1的顶部；

高度调节机构4，设置于环线移动机构3的输出端，环线移动机构3用于驱动高度调节机构4进行圆周运动；

水平驱动机构5，设置于高度调节机构4的输出端，水平驱动机构5的输出端设置有刮刀，高度调节机构4用于调节水平驱动机构5移动至不同高度，水平驱动机构5用于驱动刮刀插入树皮中；

纵向移动机构6，设置于框架1的内壁；

朝向调节机构7，设置于纵向移动机构6的输出端，纵向移动机构6用于驱动朝向调节机构7进行纵向移动；

推动机构8，设置于朝向调节机构7的输出端，朝向调节机构7用于驱动推动机构8移动，使得推动机构8的输出端朝向需要剪切的枝叶；

气动剪刀9，设置于推动机构8的输出端，推动机构8用于驱动气动剪刀9靠近枝叶，气动剪刀9用于将枝叶切断；

首先工作人员将本设备放置于工作端地点，履带行进机构2开始工作，履带行进机构2带动框架1沿一列枣树的排列方向进行移动，直至框架1骑跨与枣树上，工作人员通过工业电脑对履带行进机构2、环线移动机构3、高度调节机构4、水平驱动机构5、纵向移动机构6、朝向调节机构7、推动机构8和气动剪刀9进行控制，高度调节机构4开始工作，高度调节机构4的输出端带动水平驱动机构5进行下降，直至水平驱动机构5的输出端与枣树需要环割的高度齐平，水平驱动机构5开始工作，水平驱动机构5的输出端推动刮刀插入树皮中，环线移动机构3开始工作，环线移动机构3的输出端通过高度调节机构4和水平驱动机构5带动刮刀进行圆周运动，通过圆周移动中的刮刀将枣树主干进行环割，直至环割完成，纵向移动机构6开始工作，纵向移动机构6的输出端驱动朝向调节机构7移动至枣树分支的开叉处的高度，朝向调节机构7开始工作，朝向调节机构7的输出端带动推动机构8移动至枣树分支开叉处，使得推动机构8的输出端朝向此开叉处，推动机构8开始工作，推动机构8的输出端推动气动剪刀9靠近开叉处，气动剪刀9开始工作，气动剪刀9将枣树的分支与主干进行切断。

如图5所示履带行进机构2包括：

轮架2a，设置于框架1底部的一侧；

第一轮组2b和第二轮组2c，分别设置于轮架2a的两端并与其可转动连接，第一轮组2b和第二轮组2c上缠绕有履带；

张紧轮2d，有多个，多个张紧轮2d均设置于轮架2a上，张紧轮2d用于将履带进行张紧；

链轮驱动组件2e，设置于轮架2a上，链轮驱动组件2e的输出端分别与第一轮组2b和第二轮组2c的受力端连接；

履带行进机构2开始工作，链轮驱动组件2e的输出端同时带动第一轮组2b和第二轮组2c转动，第一轮组2b和第二轮组2c通过履带带动框架1进行移动，张紧轮2d用于对履带进行撑紧。

如图6所示链轮驱动组件2e包括：

第一伺服电机2e1，设置于轮架2a上；

第一齿轮2e2，设置于第一伺服电机2e1的输出端；

第二齿轮2e3，有两个，两个第二齿轮2e3分别设置于第一轮组2b和第二轮组2c的受力端，第一齿轮2e2和两个第二齿轮2e3之间通过链条传动连接；

链轮驱动组件2e开始工作，第一伺服电机2e1的输出端带动第一齿轮2e2转动，第一齿轮2e2通过链条带动两个第二齿轮2e3转动，两个第二齿轮2e3分别带动第一轮组2b和第二轮组2c转动。

如图7所示环线移动机构3包括：

环状固定圈3a，设置于框架1的顶部；

内齿圈3b，设置于环状固定圈3a的内缘；

圆周移动组件3c，圆周移动组件3c的非工作部与环状固定圈3a的内缘滑动连接，圆周移动组件3c的输出端与内齿圈3b连接，高度调节机构4设置于圆周移动组件3c的非工作部；

环线移动机构3开始工作，圆周移动组件3c的输出端与内齿圈3b啮合，圆周移动组件3c带动高度调节机构4沿环状固定圈3a进行移动。

如图8所示圆周移动组件3c包括：

异形件3c1，设置于环状固定圈3a的内缘并与其滑动连接，高度调节机构4设置于异形件3c1的底部；

第三齿轮3c2，设置于异形件3c1上并与其可转动连接；

第二伺服电机3c3，设置于异形件3c1上，并且第二伺服电机3c3的输出端与第三齿轮3c2连接；

圆周移动组件3c开始工作，第二伺服电机3c3的输出端带动第三齿轮3c2转动，由于异形件3c1的移动方向被限制，第三齿轮3c2带动异形件3c1沿内齿圈3b的内缘进行移动，异形件3c1带动高度调节机构4随其移动。

如图9所示高度调节机构4包括：

底座4a，设置于环线移动机构3的输出端；

第一螺纹杆4b和第一导向杆4c，对称设置于底座4a上，第一螺纹杆4b与底座4a固定连接，第一导向杆4c与底座4a可转动连接；

工作块4d，分别套设于第一螺纹杆4b和第一导向杆4c上，工作块4d与第一螺纹杆4b螺纹连接，工作块4d与第一导向杆4c滑动连接，水平驱动机构5设置于工作块4d上；

第三伺服电机4e，设置于底座4a上，并且第三伺服电机4e的输出端与第一螺纹杆4b连接；

高度调节机构4开始工作，第三伺服电机4e的输出端带动第一螺纹杆4b转动，第一螺纹杆4b通过工作块4d带动水平驱动机构5沿第一导向杆4c进行下降，底座4a用于固定支撑。

如图9所示水平驱动机构5包括：

直角架5a，设置于高度调节机构4的输出端，刮刀设置于直角架5a上；

平移板5b，平移板5b上对称设置有第二导向杆5b1和第二螺纹杆5b2，第二导向杆5b1和第二螺纹杆5b2均贯穿直角架5a；

水平驱动组件5c，设置于直角架5a上，并且水平驱动组件5c的输出端与第二螺纹杆5b2连接；

水平驱动机构5开始工作，水平驱动组件5c的输出端通过第二螺纹杆5b2带动平移板5b靠近枣树主干，直至刮刀插入树干中，直角架5a用于固定内支撑，第二导向杆5b1用于对平移板5b的移动方向进行引导。

如图10所示水平驱动组件5c包括：

第四伺服电机5c1，设置于直角架5a上；

皮带轮5c2，设置于第四伺服电机5c1的输出端；

螺母5c3，套设于第二螺纹杆5b2上并与其螺纹连接，螺母5c3与直角架5a可转动连接，皮带轮5c2和螺母5c3之间通过皮带传动连接；

水平驱动组件5c开始工作，第四伺服电机5c1的输出端带动皮带轮5c2转动，皮带轮5c2通过皮带带动螺母5c3转动，螺母5c3通过第二螺纹杆5b2带动平移板5b靠近枣树主干，直至刮刀插入树干中。

如图11所示推动机构8包括：

底架8a，设置于朝向调节机构7的输出端；

剪刀形连杆8b，剪刀形连杆8b的固定端与底架8a铰接；

推动驱动组件8c，设置于底架8a上，并且推动驱动组件8c的输出端与剪刀形连杆8b的受力端连接；

推动板8d，剪刀形连杆8b输出端的两端分别与推动板8d的两侧固定连接和滑动连接，气动剪刀9设置于推动板8d上；

推动机构8开始工作，推动驱动组件8c的输出端拉动剪刀形连杆8b的受力端靠近固定端，剪刀形连杆8b整体呈伸出状态，剪刀形连杆8b的输出端通过推动板8d推动气动剪刀9靠近靠近开叉处，底架8a用于固定支撑。

如图12所示推动驱动组件8c包括：

第五伺服电机8c1，设置于底架8a上；

第三螺纹杆8c2，第三螺纹杆8c2的一端与第五伺服电机8c1连接，第三螺纹杆8c2的另一端与底架8a可转动连接；

滑动杆8c3，滑动杆8c3的中部套设于第三螺纹杆8c2上并与其螺纹连接吗，滑动杆8c3与底架8a滑动连接，滑动杆8c3与剪刀形连杆8b的受力端连接；

推动驱动组件8c开始工作，第五伺服电机8c1的输出端带动第三螺纹杆8c2转动，第三螺纹杆8c2通过滑动杆8c3拉动剪刀形连杆8b的受力端。

本发明的工作原理：首先工作人员将本设备放置于工作端地点，履带行进机构2开始工作，链轮驱动组件2e的输出端同时带动第一轮组2b和第二轮组2c转动，第一轮组2b和第二轮组2c通过履带带动框架1进行移动，框架1沿一列枣树的排列方向进行移动，直至框架1骑跨与枣树上，工作人员通过工业电脑对履带行进机构2、环线移动机构3、高度调节机构4、水平驱动机构5、纵向移动机构6、朝向调节机构7、推动机构8和气动剪刀9进行控制，高度调节机构4开始工作，第三伺服电机4e的输出端带动第一螺纹杆4b转动，第一螺纹杆4b通过工作块4d带动水平驱动机构5沿第一导向杆4c进行下降，直至水平驱动机构5的输出端与枣树需要环割的高度齐平，水平驱动机构5开始工作，水平驱动组件5c开始工作，第四伺服电机5c1的输出端带动皮带轮5c2转动，皮带轮5c2通过皮带带动螺母5c3转动，螺母5c3通过第二螺纹杆5b2带动平移板5b靠近枣树主干，直至刮刀插入树干中，环线移动机构3开始工作，圆周移动组件3c开始工作，第二伺服电机3c3的输出端带动第三齿轮3c2转动，由于异形件3c1的移动方向被限制，第三齿轮3c2带动异形件3c1沿内齿圈3b的内缘进行移动，异形件3c1带动高度调节机构4随其移动，高度调节机构4、水平驱动机构5和刮刀随其进行圆周运动，通过圆周移动中的刮刀将枣树主干进行环割，直至环割完成，纵向移动机构6开始工作，纵向移动机构6的输出端驱动朝向调节机构7移动至枣树分支的开叉处的高度，朝向调节机构7开始工作，朝向调节机构7的输出端带动推动机构8移动至枣树分支开叉处，使得推动机构8的输出端朝向此开叉处，推动机构8开始工作，推动驱动组件8c的输出端拉动剪刀形连杆8b的受力端靠近固定端，剪刀形连杆8b整体呈伸出状态，剪刀形连杆8b的输出端通过推动板8d推动气动剪刀9靠近靠近开叉处，气动剪刀9开始工作，气动剪刀9将枣树的分支与主干进行切断。

本装置通过以下步骤实现本发明的功能，进而解决了本发明提出的技术问题：

步骤一、工作人员将本设备放置于工作端地点；

步骤二、履带行进机构2开始工作，履带行进机构2带动框架1沿一列枣树的排列方向进行移动，直至框架1骑跨与枣树上；

步骤三、高度调节机构4开始工作，高度调节机构4的输出端带动水平驱动机构5进行下降，直至水平驱动机构5的输出端与枣树需要环割的高度齐平；

步骤四、水平驱动机构5开始工作，水平驱动机构5的输出端推动刮刀插入树皮中；

步骤五、环线移动机构3开始工作，环线移动机构3的输出端通过高度调节机构4和水平驱动机构5带动刮刀进行圆周运动，通过圆周移动中的刮刀将枣树主干进行环割，直至环割完成；

步骤六、纵向移动机构6开始工作，纵向移动机构6的输出端驱动朝向调节机构7移动至枣树分支的开叉处的高度；

步骤七、朝向调节机构7开始工作，朝向调节机构7的输出端带动推动机构8移动至枣树分支开叉处，使得推动机构8的输出端朝向此开叉处；

步骤八、推动机构8开始工作，推动机构8的输出端推动气动剪刀9靠近开叉处，气动剪刀9开始工作，气动剪刀9将枣树的分支与主干进行切断。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。