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《绿篱修剪机的设计》文献综述

[摘要]: 绿篱作为园林绿化的一种，在国内外的应用都很广泛，为了保持合理的冠层结构和达到美观的需求，对绿篱的修剪就显得尤为重要，目前国内外的绿篱修剪机的功能都大致相似，对于便携式绿篱修剪机来说，市面上基本都是以汽油机作为动力来源，这种提供动力的方式在使用时机械振动较大，同时汽油燃烧排出的尾气也会造成环境污染，结合目前国内外对于绿篱修剪机的最新研究，本文针对以上不足之处提出了使用蓄电池作为动力来源的方案，使其具有噪声小、污染小、携带更加便携的优点。

关键词： 绿篱修剪机；灌木修剪；茶树修剪机

Abstract：Hedge as a kind of landscaping, is widely used at home and abroad, in order to maintain a reasonable canopy structure and meet the demand of beauty, the hedge pruning is particularly important. At present, the functions of hedge pruning machines at home and abroad are roughly similar. For portable hedge pruning machines, the market is basically powered by gasoline engine, which provides power The mechanical vibration of this way is large when it is used, and the exhaust gas from gasoline combustion will also cause environmental pollution. Combined with the latest research on hedge trimmer at home and abroad, this paper puts forward the scheme of using battery as the power source to solve the above shortcomings, so that it has the advantages of low noise, low pollution and more portable.

Key words：Hedge trimmer； Bush trimmer； tea trimmer

1. 前言

作为园林绿化机械中极为重要的绿篱修剪机, 其主要作用是将绿篱修剪的整齐、美观以及线条流畅。^[1]绿篱作为环境美化的主要方式之一，在世界各国都有很大范围的应用，例如街道隔离栏、住宅生活区的围栏、校园等公共场所的美化，甚至高档住宅的设计，都随处可见绿篱，随着经济的发展和生活的需要, 绿化面积日益增大, 由于绿篱的生长周期快, 每年至少修剪两次, 所以绿篱的维护与修剪成了一项重要任务^[2]，绿篱的修剪不仅可以使绿篱的形状更加规整和美观，还可以调整绿篱的长势，使绿篱的冠层结构更加符合生长需求。绿篱修剪机对于绿篱后期的养护整形非常重要。现在主要的绿篱修剪器械类型主要有手工式、手持便携式以及大型车载式。手工式修剪设备目前仍有很多应用场景，使用也相对简单，但是在机械化时代，纯手工工作，效率是很低的，便携式绿篱修剪机则很好的解决了这个问题，半自动的绿篱修剪机幅面一般为65cm-85cm, 工作效率是人工修剪的5倍。^[3]大大减轻了使用者的劳动强度，同时工作质量也有相对的提高，但是现存的手持式小型汽油机绿篱修剪机存在一个普遍问题，对于使用者来说噪音和振动较大，而且现在社会更加追求绿色发展与环境保护，随着中国环境保护工作和排放控制法规的日益完善, 在严格控制汽车和摩托车排放污染的同时, 非公路用机动设备如农业机械和园林机械的噪声和废气排放也越来越引起人们的重视。^[4]故本次设计一种手持电动式绿篱修剪机，以减少噪音和振动对于使用人员的危害，同时减少汽油机工作时产生的环境污染，相对大型车载式绿篱修剪机，使用更加灵活，除了用于绿篱的修剪外，还可以用于绿篱的造型，适用范围更加广泛。手持电动式绿篱修剪机具有显著的社会效益和经济效益, 是构建和谐社会和促进社会发展的重要举措。

1. 国内外研究概况

2.1国内研究概况

中国自古代开始就有以绿植来代替围墙的做法，诗经中就有提到“折柳樊圃”，折下柳条编成篱笆用来护园，这是我国古代对于绿篱的最初记载。虽然我国古代就已经有了绿篱的概念，但是并没有专用的绿篱修剪工具，到近代，随着人们审美的提升和生活质量的提高，开始重视绿篱的修剪，这时的绿篱，除了起到分隔的作用，更起到美化环境的作用，所以一些绿篱修剪的专用手工工具产生了，例如手工剪刀、高枝剪刀、手工斧、手工锯等工具（图1），这些工具一直到现代，都仍然在被使用，主要优点有工具成本低，携带方便、对使用者的素质要求也较低，但是作为手工工具，其劳动强度也很大。随着时代的进步和工业领域的发展，半自动化的绿篱修剪设备开始出现，绿篱修剪设备作为园林机械，是属于林业机械的一个分支，是伴随着城市园林作业的发展而发展的，它的发展只有60年左右的时间，在时间线上，它所发展的时间并不算长。国内园林器械的机械化开始于20世纪70年代，那时的动力来源基本都是汽油机，北京市园林局机修厂的徐元德在70年代研制的SJ-340中频电动修剪机^[5]，成为了后来其他绿篱修剪机的雏形，受加工工艺、材料等的限制，噪声和振动都还比较大，后来才逐步得到改善。最初的园林机械厂也是由一些林业机械厂的分支组建而成，最开始时，规模都还比较小，到20世纪90年代的时候，我国城市的园林绿化已经发展的初具规模，随着需求量的大量增加，园林绿化机械也进入了快速发展的时期，绿篱修剪机也是在这个时候，得到了较大发展，例如南通机床厂组建的南通草地机械有限公司，当时生产的产品，在国内已经占据了重要地位，并且已经开始在海外市场销售^[6]。目前传统的绿篱修剪机械的理论研究和产品已经很成熟, 近年来基本没有变化。就动力提供设备来说，对于便携式的绿篱修剪机，汽油机仍占据主要地位^[7]，对于汽油机的研究，现在已经比较透彻，目前的研究趋势是减少汽油机式绿篱修剪机（图2）使用时产生的噪声污染、振动和排放尾气造成的环境污染，目前提出的一种较好的解决方式是使用蓄电池作为动力来源^[8]，国家林草局也在2019年发布了由浙江中马园林机器股份有限公司起草的以锂离子电池为动力源的杆式绿篱修剪机（图3）的标准^[9]，使用蓄电池作为动力来源，对于环境来说更加环保，对于使用者来说，也减轻了相应的劳动强度。另一个发展趋势是智能化，这是目前绝大多数机械产品的发展趋势，也是在当前时代的一个重要发展趋势，现有的绿篱修剪机大多还是半自动化的产品，或者说自动化程度不高^[10]，人工劳动强度虽然有所减轻，但是依然不能实现自动化，还得依靠人工进行作业。近些年国内也已经有了相应的研究，曹有为博士前些年就发表了一种基于机器视觉识别的智能绿篱修剪机设计，依靠安装的两个摄像头作为视觉识别装置，获取绿篱的极限位置，然后再靠电机带动修剪部分位移到合适位置进行修剪^[11]。郑州大学徐献忠教授带领的团队在两年前发表了一种基于外骨骼的绿篱修剪机器人研制，通过使用外骨骼辅助设施，来减轻使用者的劳动负担^[12]。虽然我国绿篱修剪机的设计起步较晚，但现在的水平，已经可以达到国际先进水平。