智能樹木攀爬整枝裝備技術應用案例檢視原始碼討論檢視歷史

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智能樹木攀爬整枝裝備技術應用案例根據國家林業和草原局最新統計數據來看，截止2019年，我國人工造林面積已達1390491公頃，占全世界人工林面積的1/3，已經成為世界上種植人工林面積最大的國家，而且每年的人工林造林面積還在持續增加。我們國家的人工林建設主要是以工業用材林為主，人工工業用材林主要是培育和提供木材或竹材的森林，其特點是早期速生、速生期長、適應性強、容易存活、用途廣，使用較多的樹種包括杉木，馬尾松、落葉松、側柏、桉樹等。 雖然我國在人工林培育方面已經在全球取得了領先地位，但是由於我們的管理力度有限，導致我們人工林單位時間和單位面積內的生長量都不高，而且大部分林區都沒有按照人工林培育標準定向培育，嚴重影響了我們人工林的存活率和木材質量，為此，按照國家的林業生產要求，為了提高林業生產質量，促進樹木健康生長，保證樹木各方面指標達到合理要求，必須對樹林進行合理的管理，其中整枝就是重要的一項。2020年本技術在北京地區進行了應用推廣。

二、主要解決的問題

對人工林進行合理的整枝有利於提高林分質量，增加營林收入，減少病蟲害、風雪災害，預防森林火災，提高林業智能裝備和林業機器人的現代化技術水平。

三、技術要點

1. 前期調查調查人工速生豐產林不同種林木的生長周期，高度，胸徑，枝杈直徑和角度等信息，並分析林木生長狀況與生長周期的關係，確定林木最佳整枝時間。

2. 電液氣混合控制的自適應爬樹整枝機的設計根據人工速生豐產林生長特性，確定機構設計參數（包括機架，行走機構，抱合夾緊機構，切削機構，避障機構和手持機構等），研究電液氣柔性混合控制技術，智能避障技術，高效切削整枝技術，樹徑自適應夾持以及機器人控制技術等關鍵技術，實現樹木智能攀爬，高效整枝作業，以及為其他林木高空作業提供機電裝備作業平台和技術支持。

3. 自重式電控爬樹整枝機的設計包括整枝機的三維機構的設計。根據樹種的生長特性，設計出合理的爬樹整枝結構，主要包括夾緊機構、攀爬機構和裁剪機構。整枝機的電動控制設計。根據整體結構確定下無刷電機、舵機和傳感器的選型，以STM32F103為控制核心，實現對多路電機、舵機和傳感器的功能控制 。整枝機的遠程控制設計。採用藍牙的通訊方式實現遠距離控制，將整枝機所要實現的功能通過編寫手機安卓端APP實現，最終可以遠距離通過手機端控制整枝機的剪切工作。

4. 林區試驗選取待整枝的人工速生豐產林林區進行整枝試驗。評估整枝效果，檢驗設計產品的使用效果；評估最大整枝速度，抱合夾緊機構夾緊力，切削機構夾緊力三個因素組合的整枝效果，得出最優因素組合，為實際生產提供依據；驗證整機穩定性和可靠性，識別易受損零部件，為下一代整枝機設計優化提供借鑑。

四、應用成效

電液氣混合控制的自適應爬樹整枝機可實現高速整枝，修剪一棵樹用時20秒以內。自重式電控爬樹整枝機可實現低功耗的精準修枝。整枝機器的成功研發有效降低人為干預力度，能夠代替人在林業多種應用場景下完成既定工作，提高了林業生產效率，降低了工人勞動強度。經過修枝的樹幹提高了樹木節子的活節率，提高了樹木的晚材率 ，生長輪的密度大，材質好，增加了力學性能，提高了木材材質。

五、適用範圍

適宜在我國速生豐產林林區進行推廣，對杉木，馬尾松、落葉松、側柏、桉樹等樹木的修枝撫育作業。