一种用无人机对竹子进行修剪的方法

本发明属于电力巡线设备及装置，尤其涉及一种用于电力巡线中对影响输电线路的竹子进行修剪、切割的装置。

背景技术：

1、当竹子过高或有风的作用时，输电线路容易因线路走廊下方或附近的竹子的影响而发生闪络跳闸或放电燃烧引起火灾等严重事故。因此，在输电线路运维过程中，必须对线路走廊下方或附近的竹子进行及时修剪，以保证输电线路与其有足够的安全距离。

2、基于无人机的树枝切割装置，目前主要使用激光或者小型电锯对树枝进行切割，例如授权公告号为cn114600658a的专利文献公开了一种基于无人机的树枝切割装置，其切割器包括：伸缩台、环形抱轨与激光发射器；所述伸缩台设置于所述载台上，且可前后伸缩设置；所述环形抱轨设置于所述伸缩台前端；所述激光发射器设置于所述载台上，且输出端朝向前端方向。进一步地，所述载台上设置有可水平转动的云台；所述伸缩台设置于所述云台上。进一步地，所述环形抱轨上设置有环形通槽；所述激光发射器的输出端可滑动设置于所述环形通槽上。进一步地，所述激光发射器包括：激光光源、一级放大器与二级放大器；所述激光光源用于输出第一激光光束；所述一级放大器用于对所述第一激光光束放大处理为第二激光光束；所述二级放大器用于对所述第二激光光束放大处理为第三激光光束。再例如授权公告号为cn213819000u的专利文献公开了一种园林高大树木修剪装置，包括无人机本体，所述无人机本体底部四角外壁均固定连接有连接柱，且四个连接柱底部外壁固定连接有底座，所述底座顶部外壁设有液压缸，且液压缸一侧外壁固定连接有u型支架，所述u型支架两端内壁设有切割电机，且切割电机输出端固定连接有切割片。

3、使用激光对树枝进行切割，具有较高的效率，但由于夏季气候干燥炎热，竹子容易燃烧，以及无人机飞行的不稳定性可能使激光长时间集中在一点，从而存在着引发火灾的风险。而使用小型电锯对竹子进行切割存在着面对竹林等复杂环境时灵活性差，用电锯切割细长竹子时由于竹子的韧性可能引起竹子无法正常被切割，并且未考虑切割后的竹子或树枝掉落时对无人机安全飞行产生的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决背景技术中所引入的现有技术存在的面对竹林等复杂环境时灵活性差，用电锯切割细长竹子时由于竹子的韧性可能引起竹子无法正常被切割，并且未考虑切割后的竹子或树枝掉落时对无人机安全飞行产生影响的技术问题，而提供的一种多旋翼无人机竹子顶端切割和断尖技术。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种用无人机对竹子进行修剪的方法，无人机在巡线过程中遇到竹子的目标部位树杈过多时，使用修剪模式修剪枝杈，具体包括以下步骤：

4、步骤1：竹子固定切割装置的第一防摆动分叉和第二防摆动分叉在第一防摆动分叉转动电机、第二防摆动分叉转动电机的作用下开度开到最大；

5、步骤2：竹子固定切割装置的第一竹子固定半圆环和第二竹子固定半圆环在竹子固定半圆环转动电机的作用下开度开到最大；

6、步骤3：竹子固定切割装置的竹子固定半圆环固定板移动电机与第一齿轮转动，竹子固定半圆环固定板随着第一齿轮与中外壳内壁的齿轮槽相配合而后移，锯盘在锯盘转动电机的带动下转动；

7、步骤4：竹子固定切割装置的锯盘固定u型板移动电机与第二齿轮转动，随着第二齿轮与中外壳内壁的齿轮槽相配合而前移到设定位置；

8、步骤5：电动推杆的蜗轮在蜗杆转动电机和蜗杆的作用下开始转动，电动推杆伸缩杆随着蜗轮和电动推杆外壳内壁的齿轮槽相配合开始前移；

9、步骤6：利用摄像头对可能会影响竹子固定切割装置工作的枝杈进行定位，利用旋转摆动装置的灵活性对这些枝杈进行修剪；

10、步骤7：在竹子完成枝杈修剪后，旋转摆动装置和竹子固定切割装置在电动推杆的带动下后移一段距离。

11、上述电动推杆包括电动推杆外壳、电动推杆伸缩杆封盖、电动推杆伸缩杆、蜗轮、蜗杆转动电机、蜗杆、封盖固定螺栓、蜗杆转动电机固定螺栓；

12、其中，蜗杆转动电机与蜗杆可转动式连接，蜗轮与电动推杆伸缩杆的末端凹槽内的圆柱轴进行可转动式连接，蜗杆转动电机固定螺栓将蜗杆转动电机与电动推杆伸缩杆的末端固定连接，电动推杆外壳的内壁与电动推杆伸缩杆的末端接触式连接，封盖固定螺栓将电动推杆伸缩杆封盖与电动推杆外壳固定连接；

13、电动推杆在工作时：蜗杆转动电机带动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，转动的蜗轮与电动推杆外壳的内壁的齿轮槽相配合，从而带动电动推杆伸缩杆移动，通过控制蜗杆转动电机的转动方向可以控制电动推杆伸缩杆移动的方向。

14、上述旋转部位支撑装置包括轴承、旋转摆动装置连接环、电动推杆连接环；

15、其中，旋转摆动装置连接环与轴承的内环固定连接，电动推杆连接环与轴承另一面的外环固定连接；

16、旋转摆动装置在工作时：在轴承的作用下，旋转摆动装置连接环与轴承的内环相对于电动推杆连接环与轴承的外环可以转动，旋转摆动装置连接环和电动推杆连接环分别固定在可以相对旋转的两个装置上，旋转部位支撑装置可以起到加固相对旋转的两个装置的连接部位的作用；

17、所述旋转摆动装置包括第一关节上半部分、第一关节下半部分、第二关节、第三关节、第一关节旋转电机、第二关节摆动电机、第三关节摆动电机、第一关节固定螺栓、旋转固定装置固定螺栓、第二关节摆动电机固定螺栓、第三关节摆动电机固定螺栓、竹子固定切割装置固定螺栓；

18、其中，第一关节旋转电机与第一关节上半部分的内部、第一关节下半部分的内部接触式连接，通过第一关节固定螺栓使第一关节上半部分与第一关节下半部分固定连接，第一关节下半部分的与第二关节的圆柱轴进行可转动式连接，通过第二关节摆动电机固定螺栓使第二关节摆动电机固定于第一关节下半部分的电机槽中，同时第二关节摆动电机的转轴与第二关节的圆柱轴进行可转动式连接，第二关节的与第三关节的圆柱轴进行可转动式连接，通过第三关节摆动电机固定螺栓使第三关节摆动电机固定于第二关节的电机槽中，同时第三关节摆动电机的转轴与第三关节的圆柱轴进行可转动式连接；

19、旋转摆动装置在工作时：第一关节中的第一关节旋转电机的转轴转动，从而带动旋转摆动装置旋转，第二关节摆动电机的转轴转动，从而带动第二关节进行摆动，第三关节摆动电机的转轴转动，从而带动第三关节进行摆动。

20、一种竹子固定切割装置，竹子固定切割装置包括上外壳、中外壳、下外壳、第一竹子固定半圆环、第二竹子固定半圆环、压力传感装置、锯盘、第一防摆动分叉、第二防摆动分叉、竹子固定半圆环固定板、锯盘固定u型板、第一齿轮、第二齿轮、第一防摆动分叉转动电机、第一防摆动分叉转动电机固定螺栓、第二防摆动分叉转动电机、第二防摆动分叉转动电机固定螺栓、竹子固定半圆环固定板移动电机、锯盘固定u型板移动电机、竹子固定半圆环转动电机、锯盘转动电机、锯盘转动电机固定螺栓、外壳固定螺栓；

21、其中，上外壳、中外壳、下外壳之间通过外壳固定螺栓固定连接，竹子固定半圆环固定板位于上外壳和中外壳之间，并与上外壳和中外壳接触式连接，第一防摆动分叉和第二防摆动分叉与竹子固定半圆环固定板两侧的圆柱轴进行可转动式连接，锯盘固定u型板位于中外壳和下外壳之间，并与中外壳和下外壳接触式连接，第一竹子固定半圆环和第二竹子固定半圆环与竹子固定半圆环固定板前端的圆柱轴进行可转动式连接，第一齿轮与竹子固定半圆环固定板的圆柱轴进行可转动式连接，压力传感装置与竹子固定半圆环固定板固定连接，通过第一防摆动分叉转动电机固定螺栓使第一防摆动分叉转动电机与竹子固定半圆环固定板固定连接，通过第二防摆动分叉转动电机固定螺栓使第二防摆动分叉转动电机与竹子固定半圆环固定板固定连接，竹子固定半圆环转动电机与竹子固定半圆环固定板固定连接，第二齿轮与锯盘固定u型板的圆柱轴进行可转动式连接，锯盘与锯盘固定u型板前端的圆柱轴进行可转动式连接，竹子固定半圆环固定板移动电机与第一齿轮所在的圆柱轴相应位置固定连接，锯盘固定u型板移动电机与第二齿轮所在的圆柱轴相应位置固定连接，通过锯盘转动电机固定螺栓使锯盘转动电机与锯盘固定u型板固定连接。

22、竹子固定切割装置在工作时，竹子固定半圆环固定板移动电机的转轴转动，从而带动第一齿轮转动，通过第一齿轮与中外壳的齿轮槽相配合，从而带动竹子固定半圆环固定板移动，第一防摆动分叉转动电机与第二防摆动分叉转动电机的转轴转动，分别控制第一防摆动分叉与第二防摆动分叉转动，竹子固定半圆环转动电机的转轴转动，带动第一竹子固定半圆环和第二竹子固定半圆环转动，锯盘固定u型板移动电机的转轴转动，从而带动第二齿轮转动，通过第二齿轮与中外壳的齿轮槽相配合，从而带动锯盘固定u型板移动，锯盘转动电机的转轴转动，从而带动锯盘转动。

23、一种用无人机对竹子进行切割的方法，具体包括以下步骤：

24、s1：竹子固定切割装置的第一防摆动分叉和第二防摆动分叉在第一防摆动分叉转动电机和第二防摆动分叉转动电机的作用下开度逐渐减小到设定位置；

25、s2：电动推杆的蜗轮在蜗杆转动电机和蜗杆的作用下开始转动，电动推杆伸缩杆随着蜗轮和电动推杆外壳内壁的齿轮槽相配合开始前移；

26、s3：当竹子固定切割装置的压力传感器接触到竹子后，电动推杆停止移动，第一竹子固定半圆环和第二竹子固定半圆环开始在竹子固定半圆环转动电机的带动下合拢达到固定竹子的目的；

27、s4：竹子固定后锯盘在锯盘转动电机的带动下开始启动；

28、s5：锯盘固定u型板在锯盘固定u型板移动电机与第二齿轮的带动下前移，最终将竹子切割成两段；

29、s6：竹子切割后旋转摆动装置在第一关节旋转电机作用下开始旋转，调转竹子方向防止被切割后的竹子掉落时砸到无人机；

30、s7：在竹子固定半圆环转动电机的带动下第一竹子固定半圆环和第二竹子固定半圆环的开度增大使竹子掉落。

31、竹子固定切割装置采用上述的竹子固定切割装置。

32、一种多旋翼无人机竹子顶端切割和断尖装置，它包括无人机、电动推杆、旋转部位支撑装置、旋转摆动装置、竹子固定切割装置、电源；

33、所述电动推杆包括蜗杆转动电机，蜗杆转动电机与蜗杆可转动式连接，蜗轮与电动推杆伸缩杆的末端凹槽内的圆柱轴进行可转动式连接，蜗杆转动电机固定螺栓将蜗杆转动电机与电动推杆伸缩杆的末端固定连接，电动推杆外壳的内壁与电动推杆伸缩杆的末端接触式连接，封盖固定螺栓将电动推杆伸缩杆封盖与电动推杆外壳固定连接；

34、旋转部位支撑装置包括旋转摆动装置连接环，旋转摆动装置连接环与轴承的内环固定连接，电动推杆连接环与轴承另一面的外环固定连接；

35、所述旋转摆动装置包括第一关节旋转电机，第一关节旋转电机与第一关节上半部分的内部、第一关节下半部分的内部接触式连接，通过第一关节固定螺栓使第一关节上半部分与第一关节下半部分固定连接，第一关节下半部分的与第二关节的圆柱轴进行可转动式连接，通过第二关节摆动电机固定螺栓使第二关节摆动电机固定于第一关节下半部分的电机槽中，同时第二关节摆动电机的转轴与第二关节的圆柱轴进行可转动式连接，第二关节的与第三关节的圆柱轴进行可转动式连接，通过第三关节摆动电机固定螺栓使第三关节摆动电机固定于第二关节的电机槽中，同时第三关节摆动电机的转轴与第三关节的圆柱轴进行可转动式连接。

36、它还包括固定底座，固定底座包括第一固定板，第一固定板与连接板固定连接，第二固定板与连接板固定连接，无人机底座固定螺栓用于固定底座与无人机之间的固定连接，电动推杆固定螺栓用于固定底座与电动推杆之间的固定连接；

37、通过无人机底座固定螺栓使固定底座中的连接板与无人机的底座固定连接，通过电动推杆固定螺栓使固定底座中的第一固定板和第二固定板与电动推杆中的电动推杆外壳固定连接，电动推杆中的电动推杆伸缩杆与旋转摆动装置的第一关节上半部分和第一关节下半部分接触式连接，旋转部位支撑装置的旋转摆动装置连接环与旋转摆动装置的第一关节上半部分和第一关节下半部分固定连接，电动推杆连接环与电动推杆中的电动推杆伸缩杆固定连接，通过竹子固定切割装置固定螺栓使第三关节与竹子固定切割装置的中外壳固定连接。

38、竹子固定切割装置包括上外壳、中外壳、下外壳、第一竹子固定半圆环、第二竹子固定半圆环、压力传感装置、锯盘、第一防摆动分叉、第二防摆动分叉、竹子固定半圆环固定板、锯盘固定u型板、第一齿轮、第二齿轮、第一防摆动分叉转动电机、第一防摆动分叉转动电机固定螺栓、第二防摆动分叉转动电机、第二防摆动分叉转动电机固定螺栓、竹子固定半圆环固定板移动电机、锯盘固定u型板移动电机、竹子固定半圆环转动电机、锯盘转动电机、锯盘转动电机固定螺栓、外壳固定螺栓；

39、其中，上外壳、中外壳、下外壳之间通过外壳固定螺栓固定连接，竹子固定半圆环固定板位于上外壳和中外壳之间，并与上外壳和中外壳接触式连接，第一防摆动分叉和第二防摆动分叉与竹子固定半圆环固定板两侧的圆柱轴进行可转动式连接，锯盘固定u型板位于中外壳和下外壳之间，并与中外壳和下外壳接触式连接，第一竹子固定半圆环和第二竹子固定半圆环与竹子固定半圆环固定板前端的圆柱轴进行可转动式连接，第一齿轮与竹子固定半圆环固定板的圆柱轴进行可转动式连接，压力传感装置与竹子固定半圆环固定板固定连接，通过第一防摆动分叉转动电机固定螺栓使第一防摆动分叉转动电机与竹子固定半圆环固定板固定连接，通过第二防摆动分叉转动电机固定螺栓使第二防摆动分叉转动电机与竹子固定半圆环固定板固定连接，竹子固定半圆环转动电机与竹子固定半圆环固定板固定连接，第二齿轮与锯盘固定u型板的圆柱轴进行可转动式连接，锯盘与锯盘固定u型板前端的圆柱轴进行可转动式连接，竹子固定半圆环固定板移动电机与第一齿轮所在的圆柱轴相应位置固定连接，锯盘固定u型板移动电机与第二齿轮所在的圆柱轴相应位置固定连接，通过锯盘转动电机固定螺栓使锯盘转动电机与锯盘固定u型板固定连接。

40、与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

41、1）现有技术通过安装电动推杆可以实现切割装置的前进和后退，但在竹林等复杂环境单独的前进和后退功能并不能满足需求，要完成特定区域竹子的切割需要设备有更高的灵活性，本发明使用电动推杆和旋转摆动装置，可以使竹子固定切割装置实现前进、后退以及旋转和摆动，而旋转部位支撑装置可以加固旋转部位，这些装置大大提高了无人机进行竹子切割时的灵活性，可以满足多种环境下对竹子切割的要求；

42、2）现有技术通过安装电锯可以对一些韧性较差、位置不易偏移的树枝进行切割，但对于一些韧性较好的细长竹子无法正常被切割，并不能满足需求，本发明使用的竹子固定切割装置，安装有防摆动分叉可以确保无人机飞行不稳时该装置能正常工作，该装置的固定半圆环上安装有弹簧和具有一定弧度的柔性材料，可以确保固定半圆环能够对不同尺寸的竹子进行固定，安装的压力传感器与竹子接触后可以确保固定半圆环能够准确的对竹子进行固定，竹子固定后再使用锯片进行切割，可以保证细长竹子也可以被正常被切割；

43、3）现有技术都是以树枝切割为目的，但未考虑被切割掉的树枝是否会对无人机的正常飞行造成影响，本发明使用的竹子固定切割装置对竹子完成切割后，通过固定半圆环对竹子的固定作用以及旋转摆动装置的旋转作用，可以调转被切割后的竹子的方向后再使其坠落，从而防止切断后的竹子对无人机造成损伤。