一种无人机的平衡采摘及除梢装置

本发明涉及无人机采摘领域，具体涉及一种无人机的平衡采摘及除梢装置。

背景技术：

1、目前国内主要经济果树作物属于乔木，树身特别高大，例如荔枝、龙眼、苹果等经济作物。由于这种乔木果树的生长特性，进行人工采摘、除梢通常需要借用梯子等工具，属于高空作业，存在一定危险性，且劳动强度大，人工成本高。而随着农村种植产业技术升级，越来越提倡对果树进行自动化管理，自动化采摘机器人技术也日渐成熟，而无人机在农业方面也逐渐被广泛应用。针对荔枝，龙眼，苹果等乔木果树的生长特性，设计一套除梢、采摘的装置搭载在无人机上，利用无人机的高空特性，则有效解决对高大的乔木果树人工除梢、果树采摘的难点。但在无人机机体上搭载除梢及采摘装置，容易导致无人机重心偏离中心，影响陀螺仪等传感元件的正常工作，更进一步地导致无人机飞控的控制失效，从而产生无人机晃动、以及失衡等现象，这是无人机采摘除梢装置目前存在重点和难点；并且在户外，无人机定位最高可达厘米级，即无人机在世界坐标系下移动存在厘米级的偏差，导致无人机只能移动到发布工作指令点所在的位置附近区域，这往往需要无人机多次运动才能准确到达准确工作区域，大大降低工作效率。此外，无人机在朝果树移动过程中，树枝会受风力影响，工作区域位置会发生偏离的现象。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种无人机的平衡采摘及除梢装置，所述平衡采摘及除梢装置可以保证无人机的工作安全，提高无人机在采摘和除梢过程中的工作容错率，以及保持无人机的平衡性，避免无人机出现失衡和失控的现象。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案是：

3、一种无人机的平衡采摘及除梢装置，包括无人机以及设置在无人机下端的平衡式除梢装置，其中，所述平衡式除梢装置包括设置在无人机的机体下端的底座、设置在底座上的滑台、设置在滑台上的除梢机构以及用于驱动所述滑台做直线运动以改变所述除梢机构的角度的直线驱动机构，其中，所述滑台通过直线滑动机构安装在所述底座上；所述除梢机构包括第一连杆、第二连杆以及设置在所述第一连杆末端的切割机构，其中，所述第一连杆的上端转动连接在所述滑台上，所述第二连杆的上端转动连接在所述底座上，下端则转动连接在所述第一连杆的中间部位。

4、优选的，所述切割机构包括设置在第一连杆末端的底板、设置在底板上的多组切割刀片以及用于驱动所述切割刀片转动的旋转驱动机构。

5、优选的，所述旋转驱动机构为旋转电机，所述旋转电机为多组，且与多组切割刀片一一对应；每组旋转电机的主轴与所述切割刀片连接。

6、优选的，所述第一连杆的末端还设置有用于驱动所述底板做直线伸缩运动的电动推杆。

7、优选的，所述直线驱动机构包括驱动电机以及丝杆传动机构，其中，所述丝杆传动机构中的丝杆的一端转动连接在所述底座的前端，另一端则与安装在所述底座的后端的驱动电机的主轴连接；所述丝杆传动机构中的丝杆螺母安装在所述滑台上。

8、优选的，所述无人机的底部设置有起落支架，所述起落支架为两组，且分别位于所述平衡式除梢装置的两侧。

9、优选的，所述直线滑动机构为两组，两组直线滑动机构对称设置，每组直线滑动机构包括滑杆以及设置在所述滑台上的滑孔，其中，所述滑杆的两端分别安装在所述底座的前端和后端。

10、优选的，所述底座为阶梯式对称结构，该底座的前端的重量小于后端的重量。

11、优选的，所述底座的前端用软弹簧与所述第一连杆连接，且连接部位位于所述第一连杆的上端往下的位置，所述软弹簧用于促使所述底座的前端承受所述第一连杆与所述切割机构的重量。

12、与现有技术相比具有以下的有益效果：

13、(1)、本发明的无人机的平衡采摘及除梢装置可以保证无人机的工作安全，在无人机起飞、降落时，通过直线驱动机构来保证第一连杆末端的切割机构与地面保持水平，这样可以极大地延长所述除梢机构的长度，通过延长所述除梢机构的长度，可以保持无人机的桨叶与果树的安全距离。

14、(2)、本发明的无人机的平衡采摘及除梢装置可以提高无人机在采摘、除梢过程中的工作容错率，避免无人机多次位移。在执行工作时，首先可以通过无人机搭载的视觉定位系统，识别出工作区域，即果树果实和树梢的位置，然后控制无人机飞行到工作区域的上方，再通过无人机上的控制系统控制直线驱动机构动作，从而改变第一连杆的末端的除梢机构的角度，最终使得无人机实现对大片的工作区域进行工作，无需无人机十分精确飞到工作点；相对于无人机多次运动飞行达到准确的工作点，通过保持无人机处于悬停状态，从而扩大了无人机中的除梢机构的工作范围，减少树枝受无人机风力影响的移动，这样可以大大地提高了无人机工作的容错率，这是一种更合理在无人机上搭载除梢采摘装置的方法。

15、(3)、本发明的无人机的平衡采摘及除梢装置可以保持无人机的平衡性，避免无人机失衡、失控。在无人机整个飞行过程中，基于杠杆原理，根据切割机构的重量，在滑台以及底座后端挂载适当的重物块，让无人机在整个飞行过程中，所述切割机构在水平面运动到任何位置时，都可以使得无人机的重心始终保持在中心位置这一段范围内，从而可以有效降低无人机的重心偏置对无人机飞控的影响，进而保证无人机能够安全平稳地飞行。

技术特征：

1.一种无人机的平衡采摘及除梢装置，其特征在于，包括无人机以及设置在无人机下端的平衡式除梢装置，其中，所述平衡式除梢装置包括设置在无人机的机体下端的底座、设置在底座上的滑台、设置在滑台上的除梢机构以及用于驱动所述滑台做直线运动以改变所述除梢机构的角度的直线驱动机构，其中，所述滑台通过直线滑动机构安装在所述底座上；所述除梢机构包括第一连杆、第二连杆以及设置在所述第一连杆末端的切割机构，其中，所述第一连杆的上端转动连接在所述滑台上，所述第二连杆的上端转动连接在所述底座上，下端则转动连接在所述第一连杆的中间部位。

2.根据权利要求1所述的无人机的平衡采摘及除梢装置，其特征在于，所述切割机构包括设置在第一连杆末端的底板、设置在底板上的多组切割刀片以及用于驱动所述切割刀片转动的旋转驱动机构。

3.根据权利要求2所述的无人机的平衡采摘及除梢装置，其特征在于，所述旋转驱动机构为旋转电机，所述旋转电机为多组，且与多组切割刀片一一对应；每组旋转电机的主轴与所述切割刀片连接。

4.根据权利要求3所述的无人机的平衡采摘及除梢装置，其特征在于，所述第一连杆的末端还设置有用于驱动所述底板做直线伸缩运动的电动推杆。

5.根据权利要求1所述的无人机的平衡采摘及除梢装置，其特征在于，所述直线驱动机构包括驱动电机以及丝杆传动机构，其中，所述丝杆传动机构中的丝杆的一端转动连接在所述底座的前端，另一端则与安装在所述底座的后端的驱动电机的主轴连接；所述丝杆传动机构中的丝杆螺母安装在所述滑台上。

6.根据权利要求1所述的无人机的平衡采摘及除梢装置，其特征在于，所述无人机的底部设置有起落支架，所述起落支架为两组，且分别位于所述平衡式除梢装置的两侧。

7.根据权利要求1所述的无人机的平衡采摘及除梢装置，其特征在于，所述直线滑动机构为两组，两组直线滑动机构对称设置，每组直线滑动机构包括滑杆以及设置在所述滑台上的滑孔，其中，所述滑杆的两端分别安装在所述底座的前端和后端。

8.根据权利要求1所述的无人机的平衡采摘及除梢装置，其特征在于，所述底座为阶梯式对称结构，该底座的前端的重量小于后端的重量。

9.根据权利要求1所述的无人机的平衡采摘及除梢装置，其特征在于，所述底座的前端用软弹簧与所述第一连杆连接，且连接部位位于所述第一连杆的上端往下的位置，所述软弹簧用于促使所述底座的前端承受所述第一连杆与所述切割机构的重量。

技术总结
本发明公开了一种无人机的平衡采摘及除梢装置，包括无人机和平衡式除梢装置；所述平衡式除梢装置包括底座、设置在底座上的滑台、设置在滑台上的除梢机构以及用于驱动所述滑台做直线运动以改变所述除梢机构的角度的直线驱动机构；所述除梢机构包括第一连杆、第二连杆以及设置在所述第一连杆末端的切割机构；所述第一连杆的上端转动连接在所述滑台上，所述第二连杆的上端转动连接在所述底座上，下端则转动连接在所述第一连杆的中间部位；本发明的平衡采摘及除梢装置可以保证无人机的工作安全，提高无人机在采摘和除梢过程中的工作容错率，以及保持无人机的平衡性，避免无人机出现失衡和失控的现象。

技术研发人员：李君,周浩波,周峥琦,陆华忠,施琳琳,李灯辉,贾宇航,林佩怡,姚中威,巫凯旋,伍源水
受保护的技术使用者：华南农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11