CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu đề tài Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ 4.0, ngành cơ điện tử đã và đang phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng rộng rãi trong công nông nghiệp. Với các sản phẩm đặc trưng như máy tự động hóa và những robot thông minh, cơ điện tử đã dần nâng cao chất lượng cuộc sống, giúp con người giải phóng được sức lao động, thay thế con người làm việc trong những môi trường độc hại nguy hiểm. Trong lĩnh vực cảnh quan đô thị ngày nay máy móc đã dần thay thế người lao động. Việc cắt cỏ nền, cắt tỉa hàng rào tạo viền cho cây xanh … đã được máy móc thực hiện, với sự phát triển của tự đông hóa và việc tránh cho người lao động gặp nguy hiểm bởi môi trường nắng gió, ô nhiểm.
Chúng em đã được Thầy Ths Lê Hồng Hiệu trường ĐH Công Nghệ TPHCM hướng dẫn tìm tòi nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy cắt tỉa cây xanh ở khuôn viên trường học, công viên… Việc cắt tỉa cây không những để gọn gàng mà còn phải thẩm mỹ vì vậy kỹ thuật cắt tải hết sức quan trọng. Với máy cắt tỉa cây xanh chúng em đã nghiên cứu về bộ phận cắt tỉa cho máy. Việc cắt tỉa phụ thuộc nhiều yếu tố như: hình dạng hình học của dao (độ sắc, góc mài, chiều dày và dạng cạnh sắc của dao), đặt tính vật liệu cắt (tính chất cơ lý vật liệu cắt), các chế độ động học, động lực học cắt, tỉa… 5 Hình 1.1: Hình ảnh cây xanh khu R 1.2 Một số phương pháp sử dụng để tỉa viền cây xanh hiện nay Mặc dù nhu cầu về cắt tỉa tạo viền đối với nước ta là rất cần thiết, công việc cắt tỉa cây xanh chủ yếu bằng thủ công chủ yếu là bằng kéo và các máy móc cắt tỉa cây cần con người trực tiếp vận hành. Cho đến nay, từ những thông tin thu thập qua các tạp chí khoa học và công nghệ, nguồn thông tin cấp thành phố, cấp nhà nước, việc cắt tỉa cây xanh hầu hết hiện nay là sử dụng các phương pháp thủ công như: 1.1 Tỉa bằng kéo Đây là phương pháp thủ công nhất được mọi người sử dụng hiện nay.
Người cắt chỉ cần sử dụng dụng cụ là kéo để cắt tỉa cỏ. Tuy nhiên, phương pháp này không có năng suất và độ chính xác không cao. Gây cản trở khi cắt những cây có kích thước lớn.2: Cắt tỉa cây bằng kéo 1.2 Dùng bằng máy cầm tay Máy cưa cây cầm tay là trợ thủ đắc lực cho người dùng trong các công việc cắt cây, cắt cưa cành, cắt gỗ, làm vườn, chăm sóc cây cảnh, đốn củi, cắt cây lâm nghiệp,… Máy cưa cầm tay sở hữu công suất cao, vận hành mạnh mẽ và ổn định giúp việc cắt cây trở nên nhanh chóng, thuận tiện hơn rất nhiều, tiết kiệm tối đa thời gian, công sức và chi phí thuê nhân công. Tuy nhiên, máy cưa cây cũng có nguy cơ gây tai nạn lao động nếu người dùng không cẩn thận trong quá trình cắt tỉa cây, đốn gỗ.3: Cắt tỉa cây bằng máy cầm tay 7 Kết quả hình dáng cây sau tỉa phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề của người thực hiện.
Chi phí cho việc tỉa cây rất lớn và công việc này thường xuyên thực hiện. Để hình dạng viền cây sau tỉa không còn lệ thuộc vào tay nghề công nhân thực hiện và bớt nặng nhọc cho người lao động phải thao tác giữa đường. Vì vậy thiết kế máy cắt tỉa hàng rào, cây xanh là cần thiết.3 Một số loại cây cảnh trồng viền hoa a) b) c) d) Hình 1.4: Một số loại cây cảnh trồng viền hoa 8 Hình 1.4a): Cây ác ó có tên khoa học là Acanthus integrifolius T. Anders thuộc họ Ô rô Acanthaceae, bộ hoa mõm sói Scrophulariales.
Ở Việt Nam, cây ác ó còn có tên gọi khác là cây ắc ó. Cây ác ó cao khoảng 1-2m nên thường được lựa chọn để làm viền cho những khu vực cần đường viền cao. Cây phân cảnh nhiều thành những bụi dày, lá mọc đối, mỏng, xanh đậm, có hoa màu trắng.4b): Cây chuỗi ngọc là loài cây công trình thường dùng làm cây trồng viền cảnh quan sân vườn công viên, trường học, đường phố… Nhờ đặc tính phát triển bộ lá 7 tốt và có thể cắt tỉa, khống chế chiều cao, tạo hình nên cây chuỗi ngọc thường được dùng là cây trồng viền tạo hàng rào hoặc đường viền lối đi được biết đến nhiều hơn như một loài hoa. Chiều cao thân thường là từ 20-40cm.4c): Cây mắt nai là cây bụi nhỏ, thân mảnh, có lông xám trắng.
Lá mọc đối, phiến hình trái xoan, dài 3-6 cm, đầu nhọn. Lá trồng trong mát màu đỏ sẫm, chuyển ra nắng trong thời gian ngắn đổi sang màu hồng tươi, trông rất bắt mắt.4d): Cây lá trắng là cây thân gỗ nhỏ, phân nhánh nhiều, không lông và màu vàng nhạt. Lá có phiến dạng trái xoan, dài đến 20cm, màu xanh nhạt bóng pha màu vàng hay vàng nhạt gần như trắng rất đặc sắc. Cây ưa sáng hoặc chịu bóng bán phần, nhân giống dễ dàng từ giâm cành.
9 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1 Tình hình cắt tỉa hàng rào hiện nay Khi hàng rào cây xanh đã phát triển đến tuổi trưởng thành thì mình có thể bắt đầu sử dụng kéo cắt tỉa để tạo dáng cho hàng rào. Tùy vào từng giống cây và sở thích cá nhân mà chúng ta có thể cắt tỉa hàng rào thành các hình dáng khác nhau như hình chữ nhật, hình thang, hình oval,. Qua kết quả khảo sát tình hình cắt tỉa hàng rào hiện nay cho thấy để làm công việc này thì chúng ta cần một lượng nhân công và máy móc lớn. Trong đó quy trình cắt tỉa thường dùng làm bằng việc sử dụng các công cụ chuyên dụng như kéo cắt cỏ, kéo cắt tỉa hàng rào.
Tùy thuộc vào chiều cao, chiều rộng của hàng rào mà mình có thể lựa chọn các loại kéo khác nhau như kéo cán dài, kéo cán ngắn, kéo có cán nghiêng 30 độ,. Việc sử dụng các phương tiện này tốn rất nhiều thời gian và độ thẩm mĩ không cao, hình dáng của các loại cây không đẹp, kích thước không đều.2 Giải pháp Để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, hiện nay không chỉ thị trường nước ngoài mà thị trường trong nước cũng rất cần nhiều loại máy này để có thể cắt tỉa tạo viền cây xanh. Chính vì lẽ đó nước ta cũng đã và đang phát minh ra những loại máy cắt tỉa hàng rào cây xanh để phục vụ cho con người, giảm một phần nào đó về chi phí cũng như giảm nặng nhọc cho công nhân cắt giữa đường phố đông xe qua lại.3 Một số máy trên thị trường 2.1 Thị trường trong nước Máy cắt cỏ cầm tay, máy cắt cỏ đẩy tay chưa có máy móc nào thay thế nguời lao động, người lao động vẫn cắt bằng tay. Hiện nay, một dự án nghiên cứu về Robot tỉa tạo viền cây xanh đã được thực hiện tại trường Đại Học Nông Lâm TPHCM.
10 Robot hoạt động bằng nguồn điện bình ắc quy 12V, có khả năng tự di chuyển quanh bồn cây, với hệ thống lưỡi dao cắt theo ba mặt viền cây, thực hiện cắt tỉa cây với chiều cao và tốc độ tùy chọn.1: Sản phẩm của Đại học Nông Lâm Song song với việc nghiên cứu và chế tạo thì trường Đại học Công nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh cũng đã thiết kế và chế tạo một mô hình có chức năng tương tự như Đại học Nông Lâm. Mặc dù cấu tạo đơn giản hơn so với sản phẩm Đại học Nông Lâm nhưng đó là một thành công đến từ nhóm sinh viên Hutech dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Hoài Nhân.2: Sản phẩm của nhóm Sinh viên Hutech Bằng sự sáng tạo nhóm công nhân của công ty dịch vụ cây xanh và đô thị của thành phố Hải Dương đã chế tạo ra được thiết bị cắt tỉa viền cây thủ công bằng máy cắt cỏ và một khung gá cố định máy cắt cỏ và xe được đẩy đi bởi một nhân viên.3: Máy cắt tự chế 12 2.2 Thị trường ngoài nước Đối với nước ngoài, đề tài về máy cắt tỉa cây xanh là đề tài không mới, máy cắt tỉa cây xanh được nghiên cứu nhiều, qua thời gian đã cải tiến ra nhiều mẫu mã, chủng loại và được thương mại hóa. Sau đây là một số hình ảnh về máy cắt tỉa cây xanh trên thế giới.
Sau đây là một số hình ảnh về các phương tiện cắt cây xanh thường dùng ở nước ngoài.4: Máy cắt cây xanh nông nghiệp Hình 2.5: Thông số kĩ thuật 13 Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của máy cắt cây xanh công nghiệp Động cơ Sử dụng động cơ thủy lực Tính di động Gắn trên máy kéo Thanh cắt thẳng đứng Trên 1.8m Thanh ngang lưỡi cắt 1,5m trở lại Đường kính cắt 3cm Các đặc điểm khác Thanh lưỡi lê, thủy lự… Nhà khoa học của của Đại học Edinburgh (Scotland) đã tạo ra một nguyên mẫu làm vườn robot và được Công ty điện tử Bosch (Đức) chế tạo có tên Trimbot. Với 5 cặp camera và cánh tay linh hoạt, Trimbot có thể thực hiện các nhiệm vụ ngoài trời dễ dàng như cắt tỉa bụi cây và tỉa hoa hồng. Trimbot được thiết kế với công nghệ lập bản đồ tiên tiến nhất, cho phép nó tự tìm đường đi. Các nhà phát triển đã trang bị năm cặp camera và cánh tay robot linh hoạt cho máy cắt cỏ tự động, do công ty điện tử Bosch sản xuất.
Họ đã tạo ra các thuật toán cho phép robot so sánh các bụi cây phát triển quá mức với các hình dạng cuối cùng lý tưởng khi cắt và nó có thể tỉa hoa hồng bằng cách xác định chính xác phần của mỗi thân cây cần được cắt.6: Mô hình Trimbot 2.3 Tổng quát về quá trình cắt thái vật thể 2.1 Cơ sở lý thuyết Lực cắt vào gây một áp suất riêng đáng kể giữa lưỡi dao và vật liệu cắt, dẫn đến sự phá hủy mối liên kết giữa các phần vật liệu làm tách rời chúng ra. Quá trình cắt thái phụ thuộc nhiều yếu tố như: hình dạng dao (độ sắc, góc mài, chiều dày và dạng cạnh sắc của dao), đặc tính vật liệu cắt (các tính chất cơ lí vật liệu cắt), các chế độ động học, động lực học của bộ phần cắt, thái.
