高枝修剪机姿态协调控制与精准锯切定位

李 扬，杜 帅，陈宝林，付光华，苑 进※

（1. 山东农业大学机械与电子工程学院，泰安 271018；2. 山东省园艺机械与装备重点实验室，泰安 271018）

高枝修剪机姿态协调控制与精准锯切定位

李 扬1,2，杜 帅1，陈宝林1，付光华1，苑 进1,2※

（1. 山东农业大学机械与电子工程学院，泰安 271018；2. 山东省园艺机械与装备重点实验室，泰安 271018）

修枝是林业抚育管理的重要措施之一，但适用于高大树木的修枝机械尚处起步阶段。针对目前国内外修枝机械普遍存在作业高度不足、灵活性不高，操作人员劳动强度大、作业危险性高等问题，设计研发了一种高枝修剪机及其控制系统，实现15 m以内高大树木的修枝作业。本文详细阐述了高枝修剪机的工作原理，基于多自由度修剪机械臂正、逆运动学进行锯切定位分析，提出了修剪机的机械臂姿态协调控制与末端修枝锯的锯切定位方法，辅以末端摄像头观察待修树枝的相对位置，通过人机交互界面实现修枝臂协调控制和锯切定位调整，自动化实现升降台、回转台和修剪机械臂姿态调整。此外，通过在开放场地进行样机修枝试验及误差测量与补偿，试验结果表明：在回转台转角固定情况下，本文设计的控制系统和控制方法可以实现末端修枝锯在空间2个坐标轴上的定位标准差均小于5 mm，在作业高度15 m、作业半径6 m的范围内，与同类机械相比具有更高的相对定位精度，能够实现精确定位和锯切作业。

林业；位置控制；运动学；高枝修剪机；锯切定位；协调控制；……