邵淇 魏兰兰 杨泽广 安宏江
青岛黄海学院 山东 青岛 266427
摘要：随着城市化进程不断加快，城市绿化面积比重逐渐增多，对绿化带的需求也越来越大。文章通过分析城市绿化现状，发现目前绿化带的种植和维护主要以人工为主，劳动强度大，工作效率低。各方面都已经落后于现有的科学技术。所以，针对以上出现的现象，本人设计了一种城市绿化栽种修剪一体机，此设备挖坑、栽树、修剪一体化，不仅提高了工作效率，而且还降低了绿化的成本。以此来提高城市绿化水平。
关键词：绿化设备；一体化；多功能
引言
随着城市化进程的不断加快，人们对生活质量的要求也在不断提升，绿化成为城市建设中的重要指标之一。随着绿化规模的不断扩大，出现了一下几个方面的问题。一方面，建立一个绿化带要花费大量的人力进行栽种，维护等，机械化程度较低，效率低下。另一方面，现在市面上的绿化设施功能比较单一，体积较大，没有很好的利用设备中剩余的空间。针对以上两个问题设计了一种多功能的绿化设备，可以实现打坑，松土，修剪全自动一体化。该设备碎土装置安装在设备的前部，对土地进行打碎平整，打坑机紧跟其后，进行打坑栽种。设备的上部分是修剪机，用于对绿化树木进行日常的修剪。六轮式结构进行移动，整个设备灵活多用，改善目前在绿化设备上的落后以及提高绿化的效率。
一、城市绿化修剪机一体机的功能与机构
本设计由控制部分、动力部分、绿化设备三部分组成，用户通过操作按键来执行相应的功能。建立绿化带时，工人操作植树功能按钮，此时机器自行挖坑栽种，日常维护时，工人可以操作修剪按钮 ，机器按照既定程序进行动作，完成修剪。另外，为了整个设备的稳定性，采用了六轮式结构，整个设备灵活多用。
二、城市绿化修剪机一体机发展水平和现状
国外发展绿化装置已经有40余年，从最开始的人工种植工具，逐步开始向机械一体化转变。特别是20世纪以来，科技的飞速发展，城市化进程不断加快，传统的绿化设备已经无法满足现在的绿化要求。美国和日本最先使用了车载悬挂式机械装置建立绿化带，此后各国开始纷纷进入机械化时代。我国的绿化机械装置起步较晚，20世纪70年代后期，开始出现园林绿化养护机，20世纪90年代以来，绿化装置在我国进入快速发展时期。进入21世纪，在信息技术和智能技术的发展下，很多绿化机械都在向着智能化、多功能化的方向发展。目前我国的城市绿化机械仍处于初级阶段，与发达国家在性能、质量、自动化水平上还有很大差距。[1]经过多年的发展，我国的绿化设备种类大大丰富，但是功能上都比较单一，特别是城市绿化装置，体积往往比较大，在建立绿化带的过程中会影响交通，有着诸多的不便，急需开发一种多功能小型绿化装置，来改善当前的。
三、硬件整体方案设计
（一）使用功能定位
城市园林绿化作为城市基础设施，是城市市政公用事业和城市环境建设事业的重要组成部分。城市园林绿化关系到每一个居民，渗透各行各业，覆盖全社会。我国城市园林绿化企业在计划经济下开始发展，并伴随我国市场经济的确立和改革开放的不断深入逐步发展。园林绿化促进城市经济和社会系统的健康和活力，随着经济发展和社会繁荣，园林绿化事业的地位和社会需求将不断提高。城市化进程的发展带来了园林绿化行业的契机。近年来各级市政部门对市政园林的投资力度不断加大，“十一五”期间，我国园林绿化行业继续发展壮大，步入快速发展阶段。“十二五”期间我国加快了推动城镇人居生态环境改善。“十三五”城市园林绿化以保护城市生态安全和健康，提升城市居民生活品质，传承历史文化，优化城市景观水平为核心，基于科技创新和机制创新，依法依规，大力推进城市园林结构性绿地建设，提升园林绿地综合功能。以上几点说明，未来的绿化规模会进一步扩大，现有的绿化水平远远跟不上发展的速度，这就为绿化机械的发展提供了广阔的空间。
未来，园林绿化在我国城市化建设大洪流中飞速发展，更是为了园林绿化机械的推广与发展提供了超大的市场与空间。同时，国外园林绿化机械的发展普及理念，也给我国的绿化机械普及提供了很好的模板。今后的发展势必会围绕降低绿化机械成本，提高绿化机械工作效率方面发展前进。也为本项目提供了发展契机。
（二）软件设计思路
本设计由控制部分、动力部分、绿化设备三部分组成，主要实现打坑，栽种，松土和修剪功能。
为了实现通过简单的操作就可以控制整个设备，控制部分由STM32F103单片机和按键构成。STM32系列单片机在工业上应用广泛，性能良好，是一种比较成熟的单片机。按下按键对STM32单片机发出指令，单片机接收到指令后控制其他终端做出相应的动作。
为了实现设备移动的灵活性，动力部分采用无刷电机作为动力源，使用舵机控制设备的移动方向。无刷电机由L298N模块驱动，单片机通过L298N可以控制电机的转向，同时在程序中加入PWM算法，用以控制电机的转速。另外本设备采用了六轮式结构，六轮式移动结构能够适应复杂环境，提升轮式运动在复杂环境的运行效率、提高越障能力和增强承载能力。
为了实现功能的多样化，设备搭载了打坑机，修剪机和碎土机。碎土机安装在设备的前部，对土地进行打碎平整，打坑机紧跟其后，进行打坑栽种。设备的上部分是修剪机，可以对绿化树木进行日常修剪。各种设备通过STM32单片机搭建了一个嵌入式系统，实现打坑，松土，修剪一体化。使该设备成为一个全自动、一体化、多功能的绿化设备，该设计大大提高了空间的利用效率，同时也将工人从繁杂的维护过程中解放出来，工人只需要通过简单的操作就能实现对绿化带的维护。
（三）设计特征
美化和绿化是城市建设及发展的重要标志之一。良好的环境、合理的生态系统、完善的城市风景林地系统建设及全力提高城市园林绿化水准和大环境绿化水平，是城市发展的必由之路。园林绿化的内涵十分丰富，它既是城市基础设施建设和环境建设的重要组成部分，又是精神文明建设和物质文明建设的主要内容。它既要体现生态功能，又要体现经济、文化、娱乐和休闲等功能。园林绿化作业具有涉及面广，作业项目多，作业内容、作业对象及作业条件差异大，极强的季节性和特殊的地域性等一系列鲜明特点，城市园林绿化的发展促进了园林绿化机械的应用和发展[2]。
（1）该设备使用方便，容易上手操作；
（2）该设备功能多样，可以节约购买绿化设备的成本；
（3）绿化过程中自动化程度较高，不需要人力的过多干涉。
结论
此文主要提出了绿化修剪一体机的设计方法，该项研究主要是为了帮助广大工人快速建立绿化带而设计的。该设备运用于城市绿化工作,是社会进步、发展的必然需求, 它能够极大提升城市绿化工作的工作效率,将绿化工人从高强度、高负荷的工作中解放出来,去从事专业技术程度更高,不适宜用机械的工作中去, 全面提升园林绿化工作的效率, 促进园林绿化工作的现代化建设。
参考文献
[1]吴金龙,孟凡召.浅谈小型绿化修剪机的现状及发展趋势[J].南方农机,2019,50(15):16-17.
[2]张立富,陆怀民.国内外园林绿化机械的现状及其发展前景[J].林业机械与木工设备,2009,37(07):4-6.
[3]廖伟平.浅谈绿化工程中园林机械的应用[J].现代园艺,2021,44(01):194-195.
[4］ 黄庆生.中小城市发展园林绿化事业的若干问题和对策［J］.中国
园林，1999，15（4）：39-41.
[5]董淑杰.机械设备在园林绿化工作中的适用性分析[J].现代园艺,2018(18):147-148.
[6]邢宝.园林绿化中机械设备适用性分析与发展趋势[J].现代园艺,2018(16):156-157.
基金项目:青岛黄海学院2020年大学生创新创业训练计划省级项目
项目编号：S202013320031