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智能化集成系統直角坐標型灌木切割機技術應用案例我國灌木收割多以人工砍伐、小型背負式割灌機等小動力割灌機作業為主，由於灌木枝條分散、彈性大等特點，不僅勞動強度大、效率低，而且安全性差，工人很容易受傷，不能滿足大規模割灌作業需求，已經成為制約我國灌木林的收割作業及營林撫育健康發展的重要因素。自從「天保工程」政策實施以來，加速發展豐產速生林工作是當今要務，其營林撫育及整地任務十分繁重。

一、應用場景

我國灌木收割多以人工砍伐、小型背負式割灌機等小動力割灌機作業為主，由於灌木枝條分散、彈性大等特點，不僅勞動強度大、效率低，而且安全性差，工人很容易受傷，不能滿足大規模割灌作業需求，已經成為制約我國灌木林的收割作業及營林撫育健康發展的重要因素。自從「天保工程」政策實施以來，加速發展豐產速生林工作是當今要務，其營林撫育及整地任務十分繁重。

2021年在東北林業大學帽兒山實驗林場，小興安嶺帶嶺林業實驗局、大興安嶺新林林業局開展技術推廣和應用。有效提高了天然林、次生林及人工林中幼齡林撫育工作、秋季整地工作、採伐前期清理工作等作業效率及安全性。

二、主要解決的問題

智能化集成系統直角坐標型灌木切割機動力是由小型履帶拖拉機提供，既可以便於在林間穿梭，又可有效解決以往配套動力不足、在複雜地形行走困難等問題；該灌木切割機智能集成了多機協同控制系統，可有效解決圖像定向識別灌喬定點分揀，規劃避讓喬木路徑、隨動拾取收集灌條、造材綑紮並行轉運及對割灌留茬高度隨地形地勢自適應調整等問題。

三、技術要點

該技術可在環境複雜的條件下進行灌木切割作業，實現其高效割灌平茬、圖像定向識別定點，規劃避讓喬木路徑、隨動拾取收集灌條、造材綑紮並行轉運等主要功能。該裝置既能提升其割灌速度和割後灌條平整度，又有效地減少人工作業量，改善工作條件，並提高生產效率且減少對環境的破壞。

1、多片類行星型齒刀聯動旋轉切割平台液壓水平升降系統。 解決多片類行星型齒刀聯動旋轉切割平台水平升降調節與留茬高度控制問題，滿足整機結構強度、林間迴轉等要求。多片類行星型齒刀聯動旋轉切割平台與小型履帶拖拉機液壓前三點懸掛結構匹配設計，整體調整多片類行星型齒刀聯動旋轉切割平台的升降。工作時三點懸掛系統置於浮動位置，調整上連杆機構使多片類行星型齒刀聯動旋轉切割平台水平。通過左右液壓缸調節多片類行星型齒刀聯動旋轉切割平台切割方向，設定切割角度。通過平行四連杆機構與與林業特種車液壓前三點懸掛結構連接，確保在不同坡度地形條件下其切割灌木餵入角度不變，滿足割後灌條平整度一致性。

2、液壓執行機構及控制系統。切割灌木裝置液壓控制系統採用電液伺服與比例控制方案，電液比例閥內具有集成電子放大器，輸入端的給定信號和角位移傳感器，反饋輸入信號比較後形成控制信號，經調節和功率放大後控制電液伺服比例，因而對多片類行星型齒刀聯動旋轉切割平台最大的迴轉實現閉環控制。

3、多片類行星型齒刀聯動旋轉切割平台軌跡規劃控制系統。該系統自動尋跡的光電檢測元器件通過對林間地形平整趨勢的走向進行預測，然後經過邏輯處理，自動控制電機正反轉實現方向轉換。

（1）採用PLC控制軟件框架，控制多片類行星型齒刀聯動旋轉切割平台瞬時轉速和轉角位置、整體機架橫移位置及其轉角位置等，為閉環控制提供反饋數據。

（2）採用嵌入式機器視覺系統支持多相機林間同步視覺檢測，滿足灌木圖像定向識別喬木定點分揀的要求。

4、割後灌條隨動拾取、輸送、綑紮並行轉運系統。切割後的灌條通過偏心滾筒彈齒拾取裝置送至螺旋推運平台，經過橫向移動機構強制推送造材綑紮機構，在藉助並行轉運系統將其拋送鋪放到兩側，完成灌條的隨動拾取、輸送、綑紮、轉拋等一體化作業。

四、應用成效

該技術應用於中幼齡林撫育作業中，可以提高生產效率，降低生產成本，大幅度減輕林業工人的勞動強度，減少資源消耗，提高林業科技貢獻率，對加速林業產業發展和森林營建，實現森林可持續經營等具有巨大的作用。同時，將推動經濟高質量發展，根據相關統計，東北林區中幼齡林撫育達0.3億畝/年，按每台機器每年完成3000畝的森林面積生產效率計算，每年所需的割灌撫育裝備將達到上萬台套，產生直接經濟價值過億元。

五、適用範圍

該技術主要應用在天然林、次生林及人工林的撫育工作中。