[实用新型]一种基于无人机的智能修剪系统

说明书

本实用新型提供了一种基于无人机的智能修剪系统，包括无人机、智能监测系统、智能修剪系统、动力系统和控制系统。本实用新型的作业全程为智能化修剪，提高了修剪效率和作业自动化程度；通过无人机提取植株实况图像，利用导航技术实现修剪机完成修剪作业，可大量节省人工，降低人工成本，减少生产成本，提高经济效益；计算机制定修剪路径，可保证树形一致；采用多图像采集装置，保证树冠密度采集信息的精确性与准确性，并提出用二维激光测距扫描装置辅助图像传感器，该系统功能完整、可靠，便于在林间有效实施作业。

技术领域

本实用新型涉及植保领域，具体涉及一种基于无人机的智能修剪系统。

背景技术

传统的植株修剪大多是通过陆地行走的机器人或者人工进行修剪，主要是针对高度较低的植株进行修剪，并且修剪的精度较低，得不到需要修剪的造型。

在对植株修剪的过程中往往还需要对高度较高的植株进行修剪。目前针对高度较高的植株进行修剪大多数是通过人工升高的方式进行修剪的，而对于从事高空修剪植株的人员要求较高，并且通过人工升高的方式进行修剪植株具有较大的危险性，并且在修剪之前做好一系列的检查才进行修剪，因此通过人工升高的方式进行修剪植株效率极低且成本较高。并且工作人员在高空进行修剪植株的过程中会受到很多的限制，从而导致修剪的精度较低，修剪不出想要的植株造型。

近年来，林果产业的迅猛发展提升了果园机械的市场需求。果园修剪作业是林果生产全过程中的重要环节之一，季节性强，劳动密集，而人工修剪效率低、成本高等问题已成为制约林果产业健康发展的重要因素，亟待研发新的机械化修剪机具。因此设计一种发展前景好，修剪效率高，智能化程度高，可实现连续性修剪作业的修剪机具有十分重要的意义。

发明内容

本实用新型的目的是对现有技术中树木修剪中存在的问题，提供一种基于无人机的智能修剪系统，该系统功能完整、可靠，便于在林间有效实施作业。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：

一种基于无人机的智能修剪系统，包括无人机、智能监测系统、智能修剪系统、动力系统和控制系统；

所述智能监测系统包括二维激光测距扫描装置和全方位图像采集装置；所述二维激光测距扫描装置固定安装在无人机下方和两侧方；所述的全方位图像采集装置至少包括一套全局图像传感器和一套局部图像传感器并附带微型全方位相机；

所述智能修剪系统包括连杆和锯齿，在无人机每侧连架杆上分别安装连杆，所述连杆连接锯齿；所述连杆两端为转动头，分别用于连接连架杆和锯齿；所述连杆能够摆动，所述锯齿既通过转动头的转动而改变角度，又可以在转动头末端自身旋转；

所述动力系统包括三个发动机，一个发动机连接连杆，为连杆的摆动提供动力；一个发动机连接转动头，改变锯齿倾斜角度提供动力；另一个发动机连接锯齿，提供锯齿自身转动的动力；无人机上安装有电源；

所述控制系统包括飞行控制模块、修剪控制模块、信号传输模块和中控模块；所述飞行控制模块、修剪控制模块连接中控模块，所述中控模块连接信号传输模块；所述飞行控制模块用于控制无人机的飞行；所述修剪控制模块为动力系统的三个发动机的控制系统；所述信号传输模块提供与地面计算机之间的通信。

进一步的，所述飞行控制模块包括GPS定位模块、姿态控制模块和自主飞行模块；所述飞控模块分为自主导航和手动控制两种模式。

进一步的，所述的锯齿为圆锯，每个圆锯配置一个转动头和一个连杆。

基于无人机的智能修剪系统的操作方法，包括以下步骤：

1)无人机飞行：无人机起飞后首先操控其飞至树木正上方，通过二维激光测距扫描装置和全方位图像采集装置找准树木中心点，在飞行控制模块的控制下，使无人机从树木侧边向外向下飞行，使其运动尽可能贴合树冠外形；