CN108200797A - 一种基于无人机的草坪修剪系统 - Google Patents

一种基于无人机的草坪修剪系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无人机的草坪修剪系统，包括无人机本体和控制中心，无人机本体包括切割装置、电源模块、动力模块、智能检测模块、定位导航模块和高度测量模块；动力模块用于提供无人机本体的飞行动力和驱动切割装置；切割装置设置在无人机本体的底部，包括齿轮箱、旋转轴、夹刀盘和金属刀片，齿轮箱的输入端和输出端分别与传动齿轴、旋转轴连接，旋转轴安装有固定所述金属刀片的夹刀盘；控制中心与无人机本体通讯连接，用于接收无人机飞行坐标数据、草坪高度数据和实景图像，并规划无人机的飞行高度和飞行路线。本发明实现了对不同种类草坪的自动修剪，修剪高度符合标准，节省了人力和时间。

Description

一种基于无人机的草坪修剪系统
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，更具体的说是涉及一种基于无人机的草坪修剪系统。
背景技术
随着科技的不断发展，无人机使用领域已经不仅局限于军事用途，无人机在航拍、植保等领域得到广泛的应用。目前在进行草坪修整时，基本还都是采用工人直接使用割草机进行除草，仅凭借视觉和简单的测量技术来判断草坪是否需要修剪，不仅劳动强度较大，噪音大，而且不能达到一个有效的控制效果；目前的草坪修剪机修剪高度无法调整，然而草坪的修剪高度需求却各不一样，例如，足球场草坪的高度以不妨碍球的弹性及运动员的跑动为宜，一般修剪高度为2到3cm，普通的绿化草坪需要考虑到草坪的美观并兼顾草坪的抗性和管理费用，因此其修剪高度一般为4到8cm，水土保持草坪的主要作用时固土护坡，防止水土流失，其修剪高度可达10cm以上；目前的草坪切割机无法适用全部地势的草坪修剪，导致很多草坪修剪需要更换不同的草坪修剪机，或者需要人工修剪，非常的浪费人力物力，且会浪费较多的时间
如果能够利用无人机与除草机结合，改变飞行高度就能满足不同情况的地势，将能够在很大程度上降低劳动强度。
因此，如何提供一种能判断草坪是否需要修整并保证草坪修剪高度符合要求的基于无人机的草坪修剪系统，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于无人机的草坪修剪系统，通过无人机检测待修剪区域的草坪面积大小和地理位置坐标，根据不同类型的草坪设置相应的修剪高度，规划好无人机本体的飞行路线，完成修剪作业，节省了人力和时间。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于无人机的草坪修剪系统，包括：无人机本体和控制中心，所述无人机本体包括切割装置、电源模块、动力模块、智能检测模块、定位导航模块和高度测量模块；
所述电源模块用于向所述无人机本体提供工作电源；
所述动力模块包括飞控电机、驱动电机和传动齿轴，所述飞控电机与旋转机翼连接提供所述无人机本体的飞行动力；所述传动齿轴垂直设置，且所述驱动电机与所述切割装置通过所述传动齿轴连接；
所述切割装置设置在无人机的底部，包括齿轮箱、旋转轴、夹刀盘和金属刀片，所述齿轮箱的输入端和输出端分别与所述传动齿轴、所述旋转轴连接，所述旋转轴底端安装有固定所述金属刀片的所述夹刀盘；
所述智能检测模块用于检测草坪的面积和采集实景图像并及时传送给所述控制中心；
所述定位导航模块实时与控制中心通讯连接，用于将位置数据传送给所述控制中心，并接收所述控制中心绘制的坐标路线图，并根据接收到的坐标数据调控无人机的飞行方向；
所述高度测量模块用于测量草坪的高度，并将采集信息传输到所述控制中心；
所述控制中心与所述无人机本体通讯连接，用于接收无人机飞行坐标数据、草坪高度数据和实景图像，并规划无人机的飞行高度和飞行路线。
优选的，在上述一种基于无人机的草坪修剪系统中，所述无人机本体还设置有喷洒装置，所述喷洒装置包括水箱和喷头，所述水箱设置有电子水位测量仪，所述喷头与所述水箱通过螺旋式伸缩水管连接。
优选的，在上述一种基于无人机的草坪修剪系统中，所述夹刀盘为圆柱状，设置有卡槽和螺栓孔，所述螺栓孔贯穿设置在所述夹刀盘顶部，所述卡槽为一字形与所述金属刀片的底部适配，且所述卡槽为等角度设置在所述夹刀盘圆周面上；所述金属刀片的底端开设有与所述螺栓孔对应的安装孔，通过螺栓依次贯穿所述螺栓孔和所述安装孔将所述金属刀片固定在所述夹刀槽上。
优选的，在上述一种基于无人机的草坪修剪系统中，所述旋转轴上安装有红外热像仪。
优选的，在上述一种基于无人机的草坪修剪系统中，所述电源模块为可充电电源和太阳能电池。
优选的，在上述一种基于无人机的草坪修剪系统中，所述无人机本体还包括电源检测模块。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于无人机的草坪修剪系统，采用无人机搭载切割装置，在驱动电机和切割装置之间连接有齿轮变速箱，根据实际情况改变转速，提高了无人机的续航能力；通过高度测量模块对待修剪草坪进行高度测量，结合智能检测模块的实景图像和面积大小，发送给控制中心，由控制中心发送指令给无人机系统的导航控制模块并绘制飞行路线，使无人机本体按照规划的飞行路线和飞行高度对草坪开始修剪作业。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明一种基于无人机的草坪修剪系统的结构示意图；
图2附图为本发明一种基于无人机的草坪修剪系统的结构框架图。
具体实施方式
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种基于无人机的草坪修剪系统，采用无人机搭载切割装置，由控制中心发送指令至定位导航模块，并搭配喷洒装置、智能检测模块和高度测量模块，实现对无人机本体飞行路线和飞行高度的控制，完成修剪作业并去除气味。
如图1-2所示，本发明实施例公开了一种基于无人机的草坪修剪系统，包括：无人机本体和控制中心，无人机本体包括切割装置、电源模块、动力模块、智能检测模块、定位导航模块和高度测量模块；
电源模块用于向无人机本体提供工作电源；
动力模块包括飞控电机、驱动电机和传动齿轴，飞控电机与旋转机翼连接提供无人机本体的飞行动力；传动齿轴垂直设置，且驱动电机与切割装置通过传动齿轴连接；
切割装置设置在无人机的底部，包括齿轮箱、旋转轴、夹刀盘和金属刀片，齿轮箱的输入端和输出端分别与传动齿轴、旋转轴连接，旋转轴底端安装有固定述金属刀片的夹刀盘；
智能检测模块用于检测草坪的面积和采集实景图像并及时传送给控制中心；
定位导航模块实时与控制中心通讯连接，将位置数据传送给控制中心，接收控制中心绘制的坐标路线图，并根据接收到的坐标数据调控无人机的飞行方向；
高度测量模块用于测量草坪的高度，并将采集信息传输到控制中心；
控制中心与无人机本体通讯连接，用于接收无人机本体飞行坐标数据、草坪高度数据和实景图像，并规划无人机的飞行高度和飞行路线。
为了进一步优化上述技术方案，无人机本体还设置有喷洒装置，喷洒装置包括水箱和喷头，水箱设置有电子水位测量仪，电子水位测量仪与控制中心信号连接；喷头与水箱通过螺旋式伸缩水管连接。
采用上述方案的有益效果是，无人机在进行修剪作业时，金属刀片剪切草梗会产生刺鼻的气味，设置的喷洒装置以在割草后喷洒清新剂，从而去除或缓解草青味，减少割草时对周围环境的影响；同时水箱内的电子水位测量仪能检测水箱内的水位，在水量不足时反馈给控制中心，及时补水，采用螺栓式伸缩水管能防止水管的折弯造成水管的破裂，提高使用寿命。
为了进一步优化上述技术方案，夹刀盘设置有卡槽和螺栓孔，夹刀盘为圆柱状，设置有卡槽和螺栓孔，螺栓孔贯穿设置在夹刀盘顶部，卡槽为一字形与金属刀片的底部适配，且卡槽为等角度设置在夹刀盘圆周面上；金属刀片的底端开设有与螺栓孔对应的安装孔，通过螺栓依次贯穿螺栓孔和安装孔将金属刀片固定在夹刀槽上。
采用上述方案的有益效果是，在夹刀盘上设置有卡槽和螺栓孔，双重措施提高对金属刀片的固定作用。
为了进一步优化上述技术方案，旋转轴上安装有红外热像仪。
采用上述方案的有益效果是，采用红外热像仪能感知目标区域内的发热点，及时躲避人或动物，避免对人体或动物造成损害。
为了进一步优化上述技术方案，电源模块为可充电电源和太阳能电池。
采用上述方案的有益效果是，采用双电源模块为无人机本体供电，节省了电能，并提高了为人机系统的续航能力。
为了进一步优化上述技术方案，无人机本体还包括电源检测模块。
采用上述方案的有益效果是，用于检测无人机本体电量情况，电量不足时切换为太阳能电池或返回工作站进行充电。
本实施例提供了一种基于无人机本体的草坪修剪系统，具体工作过程为：无人机在待修剪草坪的上空飞行距离地面的高度保持不变，通过智能检测模块对待修剪草坪进行检测和图像采集，并将草坪的面积和实景图像并及时传送给控制中心，同时定位导航模块将位置信息传送给控制中心，高度测量模块将测量的草坪高度信息发送给控制中心，控制中心处理数据信息并绘制无人机飞行路线图，发送指令给定位导航模块，无人机开始草坪修剪作业。
根据不同种类的草坪设置相应的草坪高度信息并输入控制中心，高度测量模块分别采集无人机距离地面的高度H和无人机距离草坪高度h信息，所得差值为草坪高度H-h,控制中心将采集的草坪高度数据与输入的数据对比，当采集的草坪高度大于预先输入的数值时，无人机开始草坪修剪作业，设置的喷洒装置装有清新剂，在草坪修剪时开始喷洒清新剂，去除或缓解切割时产生的草青味，减少割草时对周围环境的影响；水箱内的电子水位测量仪能检测水箱内的水位，在水量不足时反馈给控制中心，及时补水。
本申请设置的红外热像仪能感知目标区域内的人体或动物，防止在无人机修剪草坪时金属刀片对人体或动物造成危害，并且意外启动切割装置时，当人或动物触碰无人机本体时，金属刀片会自动停止。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于无人机的草坪修剪系统，其特征在于，包括：无人机本体和控制中心，所述无人机本体包括切割装置、电源模块、动力模块、智能检测模块、定位导航模块和高度测量模块；
所述电源模块用于向所述无人机本体提供工作电源；
所述动力模块包括飞控电机、驱动电机和传动齿轴，所述飞控电机与旋转机翼连接提供所述无人机本体的飞行动力；所述传动齿轴垂直设置，且所述驱动电机与所述切割装置通过所述传动齿轴连接；
所述切割装置设置在无人机的底部，包括齿轮箱、旋转轴、夹刀盘和金属刀片，所述齿轮箱的输入端和输出端分别与所述传动齿轴、所述旋转轴连接，所述旋转轴底端安装有固定所述金属刀片的所述夹刀盘；
所述智能检测模块用于检测草坪的面积和采集实景图像并及时传送给所述控制中心；
所述定位导航模块实时与控制中心通讯连接，用于将位置数据传送给所述控制中心，接收所述控制中心绘制的坐标路线图，并根据接收到的坐标数据调控无人机的飞行方向；
所述高度测量模块用于测量草坪的高度，并将采集信息传输到所述控制中心；
所述控制中心与所述无人机本体通讯连接，用于接收无人机本体飞行坐标数据、草坪高度数据和实景图像，并规划无人机的飞行高度和飞行路线。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的草坪修剪系统，其特征在于，
所述无人机本体还设置有喷洒装置，所述喷洒装置包括水箱和喷头，所述水箱设置有电子水位测量仪，所述喷头与所述水箱通过螺旋式伸缩水管连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的草坪修剪系统，其特征在于，所述夹刀盘设置有卡槽和螺栓孔，所述夹刀盘为圆柱状，设置有卡槽和螺栓孔，所述螺栓孔贯穿设置在所述夹刀盘顶部，所述卡槽为一字形与所述金属刀片的底部适配，且所述卡槽为等角度设置在所述夹刀盘圆周面上；所述金属刀片的底端开设有与所述螺栓孔对应的安装孔，通过螺栓依次贯穿所述螺栓孔和所述安装孔将所述金属刀片固定在所述夹刀槽上。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的草坪修剪系统，其特征在于，所述旋转轴上安装有红外热像仪。
5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的草坪修剪系统，其特征在于，所述电源模块为可充电电源和太阳能电池。
6.根据权利要求1所述的一种基于无人机的草坪修剪系统，其特征在于，所述无人机本体还包括电源检测模块。
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