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一种基于无人机联合作业的自动除草装置

阅读：1036发布：2020-06-15

专利汇可以提供一种基于无人机联合作业的自动除草装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于无人机联合作业的自动除草装置，包括无人机、连接装置以及除草机构，除草机构包括处理器、驱动装置、第一导航装置、驱逐装置、滚筒刀片以及车轮，第一导航装置与处理器连接，用于设定除草机构的行走路线，驱逐装置与驱动装置连接，用于驱逐靠近除草机构的活物，滚筒刀片通过传动机构与驱动装置连接，用于切割杂草，车轮与驱动装置连接，用于带动除草机构行走，无人机包括第一摄像头、第二摄像头以及第二导航装置，第一摄像头与处理器连接，用于拍摄无人机下方的画面并发送给处理器，第二摄像头与处理器连接，用于拍摄无人机上方的画面并发送给处理器，第二导航装置与处理器连接，用于设定无人机的飞行路线。，下面是一种基于无人机联合作业的自动除草装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于无人机联合作业的自动除草装置，包括无人机（1）、连接装置（2）以及除草机构（3），其特征在于，所述连接装置（2）用于连接所述无人机（1）与所述除草机构（3），所述除草机构（3）包括处理器（4）、驱动装置（5）、第一导航装置（6）、驱逐装置（7）、滚筒刀片（8）以及车轮（9），所述驱动装置（5）与所述处理器（4）连接，所述第一导航装置（6）与所述处理器（4）连接，用于设定所述除草机构（3）的行走路线，所述驱逐装置（7）与所述驱动装置（5）连接，用于驱逐靠近所述除草机构（3）的活物，所述滚筒刀片（8）通过传动机构与所述驱动装置（5）连接，用于切割杂草，所述车轮（9）与所述驱动装置（5）连接，用于带动所述除草机构（3）行走，所述无人机（1）包括吸料装置（18）、与所述吸料装置（18）连通的储料箱（19）、第一摄像头（10）、第二摄像头（11）以及第二导航装置（12），所述吸料装置（18）与所述驱动装置（5）连接，用于吸取草屑，所述第一摄像头（10）与所述处理器（4）连接，用于拍摄所述无人机（1）下方即除草机构（3）四周的画面并将其发送给所述处理器（4），所述第二摄像头（11）与所述处理器（4）连接，用于拍摄所述无人机（1）上方的画面并将其发送给所述处理器（4），所述第二导航装置（12）与所述处理器（4）连接，用于设定所述无人机（1）的飞行路线，所述除草机构（3）还包括湿度传感器（20），所述湿度传感器（20）与所述处理器（4）连接，用于检测所述除草机构（3）内部的湿度值，若储料箱（19）集满，所述处理器（4）在所述第二导航装置（12）中标记离当前位置最近的垃圾桶的位置，所述处理器（4）向所述无人机（1）输出卸料信号，所述无人机（1）携带储料箱（19）至所述位置进行卸料，其中，所述驱逐装置包括以下工作步骤：所述第一摄像头（10）、所述第二摄像头（11）将拍摄画面传送给所述处理器（4），所述处理器（4）判断所述画面中是否有活物出现；若是，则向所述驱动装置（5）输出驱逐信号，所述驱动装置（5）驱动所述驱逐装置（7）发出驱逐声音；所述处理器（4）进一步判断所述活物是否进入第一预设安全区域；若是，则向所述无人机（1）输出飞行信号，所述无人机（1）将所述除草机构（3）带离地面；所述处理器（4）判断所述活物是否离开第二预设安全区域；
若是，则向所述无人机（1）输出降落信号，所述无人机（1）与所述除草机构（3）降落地面。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机联合作业的自动除草装置，其特征在于：所述除草机构（3）还包括调速装置（13），所述调速装置（13）与所述处理器（4）连接，用于调节所述滚筒刀片（8）的旋转速度。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机联合作业的自动除草装置，其特征在于：所述除草机构（3）还包括保护装置（14），所述保护装置（14）包括水平布置的两块金属板（15）以及竖直布置于所述金属板（15）之间的若干弹簧（16）。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机联合作业的自动除草装置，其特征在于：所述除草机构（3）还包括升降装置（17），所述升降装置（17）与所述驱动装置（5）连接，用于调节所述滚筒刀片（8）的高度。
5.根据权利要求1所述的一种基于无人机联合作业的自动除草装置，其特征在于：所述自动除草装置包括以下工作步骤：
a)在所述第二导航装置（12）中预设所述无人机（1）的飞行路线，所述无人机（1）依照所述飞行路线将所述除草机构（3）带至指定地点；
b)在所述第一导航装置（6）中预设所述除草机构（3）的行走路线，所述无人机（1）到达所述指定地点后，所述处理器（4）向所述驱动装置（5）输出除草信号，所述驱动装置（5）驱动所述滚筒刀片（8）旋转以及所述车轮（9）行进。
6.根据权利要求2所述的一种基于无人机联合作业的自动除草装置，其特征在于：所述湿度传感器（20）检测所述除草机构（3）内部的湿度值并将其发送给所述处理器（4）；
所述处理器（4）根据所述湿度值向所述调速装置（13）输出调整信号，所述调速装置（13）控制所述滚筒刀片（8）的转速。
7.根据权利要求4所述的一种基于无人机联合作业的自动除草装置，其特征在于：所述处理器（4）向所述驱动装置（5）输出上升或下降信号，所述驱动装置（5）驱动所述升降装置（17）上升或下降。

说明书全文

一种基于无人机联合作业的自动除草装置

技术领域

[0001] 本发明涉及除草机领域，特别涉及一种基于无人机联合作业的自动除草装置。

背景技术

[0002] 现有的除草机主要分为动力式除草机，以及手动式除草机，动力式除草机是在除草机上安装有引擎，利用引擎带动切割单元转动，因此，用户在草坪上推动除草机时，就能够自动进行割草的动作，即使除草机没有移动，该引擎及切割单元仍能保持运转状态。手动式除草则没有引擎动等动力来源，它是通过使用者推动除草机时，使车轮或摩擦轮在草坪上摩擦而滚动，在利用车轮或摩擦轮同时带动除草机底部的切割单元转动。

[0003] 但是上述两种除草机均需要人工操作，且这种户外作业受天气制约颇多，若是使用自动化机械除了提高工作效率外还能节约人力成本。

发明内容

[0004] 发明目的：为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种基于无人机联合作业的自动除草装置，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

[0005] 技术方案：一种基于无人机联合作业的自动除草装置，包括无人机、连接装置以及除草机构，所述连接装置用于连接所述无人机与所述除草机构，所述除草机构包括处理器、驱动装置、第一导航装置、驱逐装置、滚筒刀片以及车轮，所述驱动装置与所述处理器连接，所述第一导航装置与所述处理器连接，用于设定所述除草机构的行走路线，所述驱逐装置与所述驱动装置连接，用于驱逐靠近所述除草机构的活物，所述滚筒刀片通过传动机构与所述驱动装置连接，用于切割杂草，所述车轮与所述驱动装置连接，用于带动所述除草机构行走，所述无人机包括第一摄像头、第二摄像头以及第二导航装置，所述第一摄像头与所述处理器连接，用于拍摄所述无人机下方即除草机构四周的画面并将其发送给所述处理器，所述第二摄像头与所述处理器连接，用于拍摄所述无人机上方的画面并将其发送给所述处理器，所述第二导航装置与所述处理器连接，用于设定所述无人机的飞行路线。

[0006] 作为本发明的一种优选方式，所述除草机构还包括调速装置，所述调速装置与所述处理器连接，用于调节所述滚筒刀片的旋转速度。

[0007] 作为本发明的一种优选方式，所述除草机构还包括保护装置，所述保护装置包括水平布置的两块金属板以及竖直布置于所述金属板之间的若干弹簧。

[0008] 作为本发明的一种优选方式，所述除草机构还包括升降装置，所述升降装置与所述驱动装置连接，用于调节所述滚筒刀片的高度。

[0009] 作为本发明的一种优选方式，所述无人机还包括吸料装置，所述吸料装置与所述驱动装置连接，用于吸取草屑，还包括与所述吸料装置连通的储料箱。

[0010] 作为本发明的一种优选方式，所述除草机构还包括湿度传感器，所述湿度传感器与所述处理器连接，用于检测所述除草机构内部的湿度值。

[0011] 作为本发明的一种优选方式，包括以下工作步骤：

[0012] a)在所述第二导航装置中预设所述无人机的飞行路线，所述无人机依照所述飞行路线将所述除草机构带至指定地点；

[0013] b)在所述第一导航装置中预设所述除草机构的行走路线，所述无人机到达所述指定地点后，所述处理器向所述驱动装置输出除草信号，所述驱动装置驱动所述滚筒刀片旋转以及所述车轮行进；

[0014] c)所述第一摄像头、所述第二摄像头将拍摄画面传送给所述处理器，所述处理器判断所述画面中是否有活物出现；

[0015] d)若是，则向所述驱动装置输出驱逐信号，所述驱动装置驱动所述驱逐装置发出驱逐声音；

[0016] e)所述处理器进一步判断所述活物是否进入第一预设安全区域；

[0017] f)若是，则向所述无人机输出飞行信号，所述无人机将所述除草机构带离地面；

[0018] g)所述处理器判断所述活物是否离开第二预设安全区域；

[0019] h)若是，则向所述无人机输出降落信号，所述无人机与所述除草机构降落地面。

[0020] 作为本发明的一种优选方式，所述湿度传感器检测所述除草机构内部的湿度值并将其发送给所述处理器；

[0021] 所述处理器根据所述湿度值向所述调速装置输出调整信号，所述调速装置控制所述滚筒刀片的转速。

[0022] 作为本发明的一种优选方式，所述处理器向所述驱动装置输出上升或下降信号，所述驱动装置驱动所述升降装置上升或下降。

[0023] 作为本发明的一种优选方式，若所述储料箱集满，所述处理器在所述第二导航装置中标记离当前位置最近的垃圾桶的位置，所述处理器向所述无人机输出卸料信号，所述无人机携带储料箱至所述位置进行卸料。

[0024] 本发明实现以下有益效果：本发明通过无人机与除草机构联合作业来实现自动除草的功能，无人机具备运输、躲避以及卸料的功能，除草机构具备节能、安全、多效等功能，根据所述除草机构工作环境的变化，调速装置能够改变滚筒刀片的旋转速度，在满足使用要求的条件下选用最低转速；所述除草机构四周设置有安全装置，在地面不平或是遭受外力的条件下，弹簧能够减小垂直载荷；吸料装置以及储料箱能够吸取大部分除草机构清理留下的草屑，保证了城市的卫生整洁；本发明提供了两项保护措施，在有危险物进入第一摄像头的视野范围，采取第一项保护措施，即发出驱逐声音进行驱赶，在不影响所述除草机构工作效率的时候采取保护措施，当驱赶无效时，采取第二项保护措施，即无人机将除草机构吊离。附图说明

[0025] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。图1为本发明提供的一种基于无人机联合作业的自动除草装置结构示意图；

[0026] 图2为本发明提供的吸料装置结构示意图；

[0027] 图3为本发明提供的一种基于无人机联合作业的自动除草装置的工作方法流程图；

[0028] 图4为本发明提供的调速装置工作方法流程图；

[0029] 图5为本发明提供的伸缩装置结构示意图；

[0030] 图6为本发明提供的无人机卸料方法流程图。

具体实施方式

[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0032] 实施例一

[0033] 如图1所示，一种基于无人机联合作业的自动除草装置，包括无人机1、连接装置2以及除草机构3，所述连接装置2用于连接所述无人机1与所述除草机构3，所述除草机构3包括处理器4、驱动装置5、第一导航装置6、驱逐装置7、滚筒刀片8以及车轮9，所述驱动装置5与所述处理器4连接，所述第一导航装置6与所述处理器4连接，用于设定所述除草机构3的行走路线，所述驱逐装置7与所述驱动装置5连接，用于驱逐靠近所述除草机构3的活物，所述滚筒刀片8通过传动机构与所述驱动装置5连接，用于切割杂草，所述车轮9与所述驱动装置5连接，用于带动所述除草机构3行走，所述无人机1包括第一摄像头10、第二摄像头11以及第二导航装置12，所述第一摄像头10与所述处理器4连接，用于拍摄所述无人机1下方即除草机构3四周的画面并将其发送给所述处理器4，所述第二摄像头11与所述处理器4连接，用于拍摄所述无人机1上方的画面并将其发送给所述处理器4，所述第二导航装置12与所述处理器4连接，用于设定所述无人机1的飞行路线。

[0034] 所述除草机构3还包括调速装置13，所述调速装置13与所述处理器4连接，用于调节所述滚筒刀片8的旋转速度。

[0035] 所述除草机构3还包括保护装置14，所述保护装置14包括水平布置的两块金属板15以及竖直布置于所述金属板15之间的若干弹簧。

[0036] 所述除草机构3还包括升降装置17，所述升降装置17与所述驱动装置5连接，用于调节所述滚筒刀片8的高度。

[0037] 所述无人机1还包括吸料装置18，所述吸料装置18与所述驱动装置5连接，用于吸取草屑，还包括与所述吸料装置18连通的储料箱19。

[0038] 所述除草机构3还包括湿度传感器20，所述湿度传感器20与所述处理器4连接，用于检测所述除草机构3内部的湿度值。

[0039] 具体地，所述无人机1通过所述连接装置2与所述除草机构3连接，所述连接装置2包括停机板以及与所述停机板连接的铁链，所述无人机1与所述铁链连接，所述停机板设置于所述除草机构3上方，所述除草机构3正常工作时，所述无人机1进入休眠模式，停放在所述停机板上。所述第一导航装置6中预设所述除草机构3的行走路线，所述行走路线即除草路线，在所述除草机构3行走的过程中，所述滚筒刀片8将路线中的杂草切割。大多数除草机只具备除草的功能，而不具备后续处理的功能，这样直接导致清理过后的草坪上都是杂草的碎屑，草屑随风飘散，影响城市环境，以及在散播的同时，草液的味道在四处扩散。如图2所示，所述无人机1上还配备有吸料装置18，用于吸取所述除草机构3切割剩下的草屑，所述吸料装置18将吸取的草屑存放在所述储料箱19中，所述储料箱19与所述无人机1连接。所述驱逐装置7中预存能够驱逐动物的声音，若有动物或人靠近所述除草机构3，所述驱逐装置7发出预存的驱逐声音，除了地面上的威胁外，还有来自天上的威胁，若是无人机1上方有飞鸟，所述驱逐装置7也会发出驱逐声音，所述滚筒刀片8为设置于滚筒上的刀片，所述刀片可拆卸，方便保养维修，所述车轮9可向任意方向旋转。所述除草机构3四周设置有四个保护装置14，所述保护装置14包括水平布置的两块金属板15以及竖直布置于所述金属板15之间的若干弹簧，其中，两块金属板15分别与所述除草机构3的上下表面水平，所述除草机构3四周设置有凹槽，所述金属板15可通过所述凹槽上下滑动，所述保护装置14一方面起到平衡所述除草机构3的作用，所述弹簧能够大幅度卸载所述金属板15受到的垂直载荷，另一方面，除草机除草时经常会弹出小石子，所述金属板15能起到一定的防护作用。

[0040] 所述第一摄像头10设置于所述无人机1的底部，可拍摄所述除草机构3周边的景象，提供所述除草机构3是否有人或动物靠近的判断依据，所述第二摄像头11设置于所述无人机1的顶部，可拍摄所述无人机1上方的景象，提供所述无人机1上方是否有飞鸟的判断依据，所述第二导航装置12中预设所述无人机1的飞行路线，以及所在区域各个垃圾桶的位置。

[0041] 实施例二

[0042] 如图3所示，一种基于无人机联合作业的自动除草装置的工作方法，包括以下工作步骤：a)在所述第二导航装置12中预设所述无人机1的飞行路线，所述无人机1依照所述飞行路线将所述除草机构3带至指定地点；

[0043] b)在所述第一导航装置6中预设所述除草机构3的行走路线，所述无人机1到达所述指定地点后，所述处理器4向所述驱动装置5输出除草信号，所述驱动装置5驱动所述滚筒刀片8旋转以及所述车轮9行进；

[0044] c)所述第一摄像头10、所述第二摄像头11将拍摄画面传送给所述处理器4，所述处理器4判断所述画面中是否有活物出现；

[0045] d)若是，则向所述驱动装置5输出驱逐信号，所述驱动装置5驱动所述驱逐装置7发出驱逐声音；

[0046] e)所述处理器4进一步判断所述活物是否进入第一预设安全区域；

[0047] f)若是，则向所述无人机1输出飞行信号，所述无人机1将所述除草机构3带离地面；g)所述处理器4判断所述活物是否离开第二预设安全区域；

[0048] h)若是，则向所述无人机1输出降落信号，所述无人机1与所述除草机构3降落地面。所述湿度传感器20检测所述除草机构3内部的湿度值并将其发送给所述处理器4；

[0049] 所述处理器4根据所述湿度值向所述调速装置13输出调整信号，所述调速装置13控制所述滚筒刀片8的转速。

[0050] 所述处理器4向所述驱动装置5输出上升或下降信号，所述驱动装置5驱动所述升降装置17上升或下降。

[0051] 具体地，在所述除草机构3到到达指定地点后，所述处理器4向所述驱动装置5输出除草信号，所述驱动装置5驱动所述滚筒刀片8旋转以及所述车轮9行进，同时，所述处理器4向所述驱动装置5输出吸取信号，所述驱动装置5驱动所述吸料装置18启动，所述吸料装置18将吸取的草屑存放在所述储料箱19中。所述除草机构3正常工作时，所述无人机1停放在所述停机板上，定义此时所述第一摄像头10拍摄范围为步骤c中所述处理器4判断依据，定义此时所述第一摄像头10拍摄范围的二分之一为第一预设安全区域；当所述无人机1将所述除草机构3带离地面至指定高度时，定义此时所述第一摄像头10拍摄范围为第二预设安全区域。根据所述除草机构3作业环境的不同，所述滚筒刀片8可设置不同的转速，有利于节约能源。例如，在较软或教疏的草坪，则设置较慢的转速，在较硬或教密的草坪，则设置较快的转速，所述处理器4可通过所述第一摄像头10发送的画面判断出所述草坪的疏密程度，所述除草机构3内部设置有湿度传感器20，用于检测所述除草机构3内部的湿度值，所述处理器4通过所述湿度值判断草坪的干燥度，湿度值越高，草坪越硬。具体调速方法如图4所示，所述处理器4先通过所述画面判断草坪是否稀疏，若是，则进一步判断所述湿度值是否大于等于预设湿度值，若是，则所述桶滚刀片按照预设速度旋转，若上述两次判断中出现一次否，所述处理器4则向所述调速装置13输出调整信号，所述调速装置13将所述桶滚刀片调至最大旋转速度。

[0052] 如图5所示，所述升降装置17为两根电液推杆，所述电液推杆由所述驱动装置5同步驱动，分别位于所述桶滚刀片的两侧，所述桶滚刀片的预设高度与所述除草机构3的底盘保持水平，根据修剪草坪要求的不同，通过调节所述升降装置17，可裁剪出不同高度的草坪。本发明除了可以除草外，还可修剪灌木丛，所述处理器4根据所述第一摄像头10传送的画面分析灌木丛的高度，从而向所述驱动装置5输出上升信号，所述驱动装置5驱动所述升降装置17上升对应的高度。

[0053] 实施例三

[0054] 如图6所示，若所述储料箱19集满，所述处理器4在所述第二导航装置12中标记离当前位置最近的垃圾桶的位置，所述处理器4向所述无人机1输出卸料信号，所述无人机1携带储料箱19至所述位置进行卸料。

[0055] 具体地，本实施例提供两个方法判断所述储料箱19是否集满。其一，在所述储料箱19顶部设置激光测距仪，所述激光测距仪与所述处理器4连接，用于测量草屑到所述储料箱
19顶部的距离值并将其发送给所述处理器4，若所述处理器4判断所述距离值等于所述储料箱19的高度，则表示所述储料箱19已集满；其二，在所述无人机1侧面增设一第三摄像头，所述第三摄像头与所述处理器4连接，用于拍摄所述集料箱内的画面并将其发送给所述处理器4，所述处理器4通过所述画面判断所述储料箱19是否集满。所述第二导航装置12中预存该区域所有垃圾桶的位置，若所述处理器4判断所述储料箱19已集满，所述处理器4计算各垃圾桶与所述无人机1之间的路程，同时，所述处理器4向所述驱动装置5输出停止信号，所述驱动装置5驱动所述除草机构3以及车轮9停止工作，所述处理器4从中选出最短路程，再向所述无人机1输出卸料信号，所述无人机1携带储料箱19至最近的垃圾桶进行卸料。

[0056] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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