[发明专利]一种基于杠杆原理的无人机自平衡采摘装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于杠杆原理的无人机自平衡采摘装置及其控制方法，该装置包括电动摘果装置、摄像头固定支架、双目视觉摄像头组件、前杆主体、连接机构、滚珠丝杆滑台、后杆主体、配重盒、剪刀机构、重量传感器和果枝夹紧机构；使用时，先将装置固定在无人机上，通过双目视觉摄像头采集的图像搜寻目标并进行无人机微调位置，然后通过中控控制电动摘果装置执行采摘作业和滚珠丝杆滑台工作，采摘完成后，重量传感器反馈果实的初步检测质量信息给无人机处理器，之后滚珠丝杆滑台基于杠杆原理的计算结果进行调节伸缩长度，以基本平衡无人机采摘前端载荷突变果实突然增加的重量，保证无人机的稳定性。本发明适合在林果园果实采收和修剪摘领域使用。

技术领域

本发明属于智能制造的技术领域，特别涉及一种基于杠杆原理的无人机自平衡采摘装置及其控制方法。

背景技术

无人机在空载的情况下，使其重心置于机身的中轴，从而实现无人机飞行时的平衡。但是，由于无人机应用领域的不同，其搭载的设备重量会有较大的差异。例如，在机头位置搭载数码相机、专业摄像机、药箱、药粉容器等，都会影响到无人机的重心位置，从而影响到无人机飞行时的平衡。为了改善无人机的平衡性，目前通常采用设置“配重”的方法，即当机头搭载某种设备时，通过在机尾加载一定重量的物体，以保证电动无人机的重心位于中轴位置。

虽然“配重”调节方式可以缓解无人机重心失衡的问题，但是却加重了无人机的负载，增加了电动无人机的耗电量，并影响到无人机的续航时间和飞行安全。同时，在无人机作业时，负载的重量会随着作业过程的进行而逐渐变化(增大或减小)，进而不断地改变无人机的重心位置，从而影响到无人机飞行时的平衡。

而目前无人机采果社会应用较少，现有无人机采果大多是采集小型的果实，这种对无人机平衡的要求不是太高，在中大型果实的采摘还是很少使用无人机采摘的。而无人机本身自带的平衡无法应对摘果后前端突然加重的重量。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于杠杆原理的无人机自平衡采摘装置及其控制方法，能够在无人机摘果时有效的平衡无人机前后的重量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种基于杠杆原理的无人机自平衡采摘装置，包括前杆主体、后杆主体、所述前杆主体和后杆主体之间设有滚珠丝杆滑台，所述滚珠丝杆滑台一端固定在前杆主体上，另一端连接后杆主体的最前端，滚珠丝杆滑台运动时，带动后杆主体伸缩运动；所述前杆主体的最前端设有电动摘果装置，所述电动摘果装置包括最高层的剪刀机构、中层重量传感器和最底层的果枝夹紧机构，在所述剪刀机构的刀片下面安装重量传感器，所述重量传感器的下方安装果枝夹紧机构；所述前杆主体上设有摄像头固定支架，所述摄像头固定支架上设有双目视觉摄像头组件；所述后杆主体末端设有配重盒，配重盒内设有控制板、电源电池和配重块，所述控制板用于控制珠丝杆滑台的伸缩。

作为优选的技术方案，在所述无人机摘果装置的中心位置设置有连接机构，所述连接机构包括可包裹前杆主体的焊接件，所述焊接件上设有连接杆。

作为优选的技术方案，所述双目摄像头采集图像，确定果实位置，反馈给无人机，无人机通过双目视觉摄像头所采集的图像信息进行飞行定位。

作为优选的技术方案，所述前杆主体包裹后杆主体，在前杆主体和后杆主体之间添加有润滑剂。

作为优选的技术方案，所述后杆主体与滚珠丝杆滑台的滑动块连接。

作为优选的技术方案，所述配重盒采用亚克力材料制得。

本发明另一方面提供了一种基于杠杆原理的无人机摘果装置的控制方法，包括下述步骤：