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月亮的古诗-北京空气
2023年2月19日发(作者：王廖)**学院
大学生创新创业训练计划项目申请书
项目编号********
项目类别■创新训练□创业训练□创业实践
项目名称一种小型车载树干涂白机的设计
项目主持人马双群联系电话********
所在学院机械与电气工程学院
学号********专业班级本科机制1501班
指导教师刘芬职称副教授
E-mail********@
申请日期2017.05.08
起止年月2018.05.08
**学院教务处
填写说明
1、本申请书所列各项内容均须实事求是，认真填写，表达明
确严谨，简明扼要
2、申请人可以是个人，也可为创新团队，首页只填主持人，
均为参加项目的学生。“项目编号”一栏不填。
3、本申请书为大16开本（A4），左侧装订成册。可网上下
载、自行复印或加页，但格式、内容、大小均须与原件一致。
4、主持人所在学院认真审核,经初评和答辩，签署意见后，
将申请书（一式三份）报送教务处。
一、基本情况
项目
名称
一种小型车载树干涂白机的设计
所属
学科
机械工程（046）
申请
金额
6000元起止年月2017年5至2018年5月
主持人
姓名
马双群性别男民族汉出生年月1996年11月
学号********
联系
电话
********
指导
教师
刘芬
联系
电话
********
主持人曾经参与
科研的情况
1.2017年8月团队项目“路面裂缝修补机器人”参加第十四
届山东省大学生机电产品创新设计竞赛，获得三等奖。
2.2017年7月团队项目“新型道路清扫机”参加全国3D十周
年精英联赛，获得省级特等奖
3.2017年10月团队项目“路面灌缝机器人”参加全国3D大
赛，获得省级特等奖。
指导教师承担课
题情况（近三年）
参与山东省职业与成人教育科研“十二五”规划2015年度课题
“工程案例教学法在《机械CADCAM》课程中的应用研究”、2013
年**市高校自主创新项目“新型一分度平行分度凸轮箱开发”和
2013年山东省高等学校科技计划项目“新型一分度凸轮箱的关键技
术研究”，参与多项校级科研课题。发表相关论文十余篇，其中EI
收录两篇。获得发明专利2项和实用新型专利7项。指导2013年校
级创新训练项目1项、2014年国家级创新训练项目各1项、2015年
国家级创新训练项目1项、校级创新训练项目4项。
指导教师对本项
目的支持情况
从项目提出到完成，指导老师是全程跟进，了解项目的进展情
况，对项目的落地结果起到了重要作用；老师针对项目进行中遇到
的问题及时提供专业的解答并提出许多改进的建议。例如，车体的
外观结构定型、机械手的外观尺寸设计、物料箱、管道的选材以及
电机的选择都提出了建设性意见。
项
目
姓名学号专业班级所在学院项目中的分工
组
主
要
成
员
罗智望********机制1501机电学院建立模型
姚俊辉********机制1501机电学院外观设计
穆兆康********机制1501机电学院结构分析
李政********机制1501机电学院资料整理
二、立项依据（可加页）
（一）研究目的
随着绿化覆盖面积越来越大，每逢秋末初冬，随处可看到园林工作人员忙碌的
给树木涂白，于是我们考虑是否可以设计出一种机械机器装置来代替人工来完成
这项工作，从而解放劳动力，提高工作效率，又能喷涂美观。为此我们提出了一种
便利化、操作方便、可代替人工的小型车载树干涂白机。
（二）研究内容
机器代替人工进行工作是今后时代发展的趋势；该项目所设计的喷涂喷涂机
可以说弥补了机器在这一领域的空白。项目主要从以下几个方面进行设计研究：
(1)喷涂机构：
喷涂机构包括环抱环、环抱环固定装置、喷管、喷嘴、机械手。环抱环是由两
个180°的半环抱环组成，工作时可闭合成360°，环抱着树木进行喷涂，能全方
位均匀的喷涂的，更能达到美观的效果；环抱环固定装置外连环抱环的外部并与机
械手相连，作用是使其工作稳定；喷管按照环抱环的尺寸设计，固定在环抱环的中
部，喷管上按照间距36.5°均匀布设喷嘴，从而达到360°无缝脚进行喷涂。机械
手与环抱固定装置固连，实现环抱环的张开闭合。
(2)旋转伸缩机构
旋转伸缩机构由机械关节控制器、旋转关节、机械手旋转控制器组成。机械关
节控制器控制旋转关节的转动，旋转关节转动使喷涂装置处于不同方位；旋转控制
器与机械手连接，控制其360°旋转，能实现环抱环环抱不同角度的树木并对其进
行喷涂。
(3)竖直升降机构
竖直升降系统包括升降基座，升降控制器，控制整个喷涂机构的上升下降。
(4)车体布局设计
合理设计车底座、车箱形状外观，保证车体结构合理、空间的充分利用。
(5)零部件的优化选择
前轮采用万向轮便于灵活行驶、转向；后轮与传动轴、电动机相连并作动力源，
合理选择水泵、蓄电池、电动机、水箱、涂料刷等零件。
（三）国内外研究现状和发展动态
由于国内外植保观念差异，国外没有给树木涂白这一做法，因而国外在树木涂
白机这一领域未有涉及。目前，国内虽有许多关于树木涂白的设计理论，但应用于
实际的树木涂白装置很少。例如，国内出现过的一些装置：一种是喷雾器改装的，
需要人背着进行工作，劳动强度高的缺陷没有从根本上得到解决；第二种是它以拖
拉机车头作为动力源，上面安有桶状喷桶，工作时需要人工协助喷桶使其抱住树木
才能进行作业，人与涂料经常有接触，并且体积庞大遇到密林、山坡地形、有斜度
的树木等都会受到限制。另一种是信息化程度较高的装置，在实时检测系统中采用
了数字罗盘、激光传感器及视觉系统来实现树干的半自动搜索以及树干自动定位，
并采用超声波传感器实现自动避障，并实现以PC机和PLC进行全程实时监控，虽
然智能化程度比较好，但是其制造成本很高，设备维护较复杂，后期维护成本也较
高。国内树木的涂白大多是由人工完成的，人工涂白劳动强度高，对工人的皮肤有
腐蚀作用、工作步骤复杂、所消耗的时间长、效率低、且腐蚀树根，会成土壤板结
药液。涂白所需药液的主要成分为生石灰，呈碱性，易腐蚀操作人员的皮肤，对操
作人员的健康造成威胁。所以我们设计的小型车载树木涂白机体积小，灵活方便适
用于密林、有一定坡度的山丘地、有斜度的树木；该机器能减少人与涂料的接触保
护了工人的健康，只需操作一些开关便可进行工作，解放了劳动力，大大提高了工
作效率。
（四）创新点
1)用机械手加机械臂控制伸缩，环抱喷涂降低了劳动力，大大提高工作效率。
2)小型车载体积小，灵活方便，适用于密林、一定坡度的山丘地、沙石地和
有一定倾斜角度的树木。
3)该装置制作成本低，对接广大用户，同时能减少涂料的浪费。
4)电力传动，清洁环保。
（五）技术路线、拟解决的问题及预期成果
技术路线:喷涂机构——旋转伸缩机构——竖直升降机构——车体布局——零
件选择
拟解决的问题及预期成果：
1)喷涂机构外形尺寸设计，机械手抓取方式，机械手臂旋转角度，升降装装
置升降高度，电源电动机的选择，车轮的设计，车体的结构材料设计选择。
2)建立模型、出工程图、运动仿真、有限元分析
（六）项目研究进度安排
2017.05—2017.06提出构想，组建团队。
2017.06—2017.08小组成员明确目标，凝心聚力，开始讨论
方案，选优方案，并确定初步方案。
2017.08—2017.10团队成员深入乡间、市场、科研机构调
研，考察市场状况，了解发现问题，记录
不足。
2017.10—2018.01与指导老师交流，并针对已有的发现，问
题，不足进行方案的升级，完善，优化。
2018.01—2018.04建立模型，画出工程图，进行数据分析，
准备答辩的各项工作。
2018.04—2018.05答辩，结束项目。
（七）项目基础
目前，项目组成员通过市场调研,充分了解了目前市场上有关涂白机的发展状
态，并查阅了大量的资料，对各种机械机构有了较多的认识了解，为后期的设计制
作积累了一定基础。小组成员与指导老师一起进行了多次讨论并初步制订了总体
方案。
项目组成员积极向上，具有一定的创新思路和团队合作能力，对比赛充满热
情。指导老师具有丰富的科技创新指导经验，多次指导校级省级创新训练项目，有
足够的理论支撑，多次带领学生参加全国三维数字化创新设计大赛，山东省机电产
品创新设计竞赛，并获得优秀成绩。
学校的CAD实验室可保证三维建模、装配和仿真工作的顺利进行。
三、经费预算
开支科目
预算金费
（元）
主要用途
阶段下达经费计划（元）
前半阶段后半阶段
预算经费总额
6
1.业务费5300计算、旅差等费
用
15503750
(1)计算分析测试
费
400测试零部件300100
(2)能源动力费500餐饮300200
(3)会议、差旅费1000调研车费、餐费600400
(4)文献检索费200查阅资料15050
(5)论文出版费3200发表论文2003000
2.仪器设备购置费0无00
3.实验装置试制费400试验设备使用150250
4.材料费300材料打印100200
学校批准经费
6000元
四、指导教师意见
本项目经过前期的调研和讨论，已经初步确定整体设计方案，具备较好的设
计基础。经过下一步具体的设计和改进，能够实现对树干的高效、高质量喷涂，
且移动方便、操作灵活、节省涂料、制造成本，具备较好的经济性，较高的实用价
值和市场潜力。
通过本项目的训练，能够提高学生的创新思维能力、实际动手能力和团队协
作能力。因此，推荐该项目参加大学生创新创业训练项目。
五、学院大学生创新训练计划专家组意见
项目立足实际、进行过充分的市场调查、结构设计合理、操作简单方便、适应
的场地比较多、具有较好的市场应用价值，同意推荐。
六、学校审批意见
项目新颖、创新方面较为突出，同意推荐。
（签章）：
年月日