CN110521421A - 一种基于图像识别的树障自动清除机器人及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于图像识别的树障自动清除机器人及使用方法，它包括机械结构和控制系统，所述机械结构包括用于环抱并抓紧树干的抓紧机构，所述抓紧机构安装在用于攀爬树干和对整个机械结构进行支撑的攀爬与位姿调整机构，所述抓紧机构上安装有用于防止机器人坠落的防坠机构，所述攀爬与位姿调整机构上固定安装有用于对树障进行修剪清除的修剪机构；所述控制系统包括传感与检测子系统、通讯传输子系统、运动控制子系统、动力供应子系统和遥控操作子系统。可避免人工攀爬所造成安全、清障不彻底等问题，大大提高电力部门的工作效率。

Description

一种基于图像识别的树障自动清除机器人及使用方法

技术领域

本发明涉及一种特种机器人，尤其是一种基于图像识别的树障自动清除机器人及使用方法。

背景技术

输电线路沿线树障作为电力线路的安全隐患之一，对人们的生产生活有着深远影响。受暴风雨天气袭击，电力设备受到一定程度的损坏，输电线路防护区两侧超高树木被强风刮倒，树木倾倒接触导线放电，甚至直接砸断输电线路引起线路跳闸、短路等危险，将给供电辖区电网的稳定安全运行带来非常大的影响，直接给后续的电力抢修、复电增加额外困难，延长送电时间。不仅如此，倾倒的树障接触导线放电，就会在倾倒的树木周围形成一个强大的电场，如有人闯入，极可能造成人员伤亡。鉴于此，需及时对输电线路周边的超高树木进行清理，排除安全隐患。在实际的树障清理过程中，常采用人工的方式爬树，需人工攀爬到树木顶端对树障进行清除，存在较大的安全隐患，且效率低下，易受周围环境影响，清障不及时不准确，浪费大量人力、物力和财力。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于图像识别的树障自动清除机器人及使用方法，可避免人工攀爬所造成安全、清障不彻底等问题，大大提高电力部门的工作效率。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种基于图像识别的树障自动清除机器人，它包括机械结构和控制系统，所述机械结构包括用于环抱并抓紧树干的抓紧机构，所述抓紧机构安装在用于攀爬树干和对整个机械结构进行支撑的攀爬与位姿调整机构，所述抓紧机构上安装有用于防止机器人坠落的防坠机构，所述攀爬与位姿调整机构上固定安装有用于对树障进行修剪清除的修剪机构；所述控制系统包括传感与检测子系统、通讯传输子系统、运动控制子系统、动力供应子系统和遥控操作子系统。

所述抓紧机构采用双半环结构，它包括具有自锁功能的第一蜗轮蜗杆电机，所述第一蜗轮蜗杆电机固定安装在攀爬与位姿调整机构的机身框架顶部，所述第一蜗轮蜗杆电机的输出轴通过连接支架与阶梯轴固定相连，所述阶梯轴的顶端通过带座轴承支撑在第一U型支架的顶部，所述U型支架固定安装在机身框架的顶部，所述阶梯轴上通过键配合安装有环抱臂，所述环抱臂的末端通过第一安装支座固定安装有第一安装法兰，所述第一安装法兰上通过法兰固定安装有第一全向轮。

所述攀爬与位姿调整机构包括机身框架，所述机身框架的顶部固定安装有顶部安装板、中层安装板和底层安装板，所述机身框架贴近树木表面的一侧固定安装有用于攀爬的主动轮，所述主动轮通过第二安装法兰与直流电机的输出轴固定相连，所述直流电机通过安装板固定安装在机身框架上，所述主动轮上安装有减震器，所述减震器通过减震器支架固定在机身框架上。

所述主动轮采用麦克拉姆全向轮，所述麦克拉姆全向轮用于驱动整个机器人沿树木表面直线爬升、直线下降、沿树木环绕左转、右转以及左螺旋爬升、右螺旋爬升、左螺旋下降和右螺旋下降八种运动形式，其中沿树木环绕左转、右转两种运动形式用于调整位姿，避开稀疏树枝以及调整修剪角度；第一全向轮采用90°全向轮，作为攀爬的从动轮，用于实现沿树木表面圆周平移和自转。

所述防坠机构包括用于和抓紧机构的环抱臂套装相连的安装套管，所述安装套管的顶部固定安装有安装底板，所述安装底板上平行安装有导轨，所述导轨上通过滑块滑动配合有第二安装支架，所述第二安装支架与用于驱动其沿着导轨滑动的丝杆传动机构相连，所述丝杆传动机构包括固定在第二安装支架上的步进电机，所述第一步进电机的输出轴通过联轴器固定安装有丝杆，所述丝杆的另一端支撑在轴承座上，所述丝杆与安装在第二安装支架上的螺母套构成丝杆传动配合，所述第二安装支架的立板上固定安装有第二U型支架，所述第二U型支架上通过转轴铰接有摩擦轮安装板，所述摩擦轮安装板之间安装有多个平行布置的摩擦轮。

所述修剪机构包括固定在攀爬与位姿调整机构的机身框架顶部的线性模组，所述线性模组包括第二步进电机，所述第二步进电机的输出轴与传动丝杆相连，所述传动丝杆与模组滑块上螺母套构成丝杆传动配合并驱动直线滑动，所述模组滑块的顶部固定安装有固定支架，所述固定支架上通过旋转轴支撑安装有旋转支架，所述旋转支架上通过连接法兰固定安装有电锯固定支架，所述电锯固定支架上固定安装有电动链条锯，所述旋转轴与用于驱动其转动的第二蜗轮蜗杆电机相连。

所述传感与检测子系统由红外传感器、激光测距传感器、超声波传感器和CCD传感器构成；所述激光测距传感器共有两个分别安装在机器人两侧固定导轨滑块上，所述滑块与同步带相连，并通过电机带动同步带以及滑块移动，测量时，通过电机带动同步带以及滑块移动，取两侧激光测距传感器最小测量值，再通过两个激光测距传感器之间的安装距离减去最小测量值即可得到树木直径；

所述机器人底部安装有用于测量其高度的激光测距传感器，通过计算可得机器人所在高度的数目直径；

所述机器人的顶部安装有用于识别树枝的超声波传感器与红外传感器；

所述机器人的不同位置安装有多个用于识别障碍的CCD传感器；

所述通讯传输子系统采用局域网通讯的方式进行通讯与数据传输，覆盖的地理范围符合使用要求、具有低误码率、低时延、数据传输率为1~20Mbps；在机器人上搭载WIFI模块创建热点，通过移动终端连接热点，输入ip和端口号，然后连接即可建立通讯。

所述运动控制子系统包括分别安装在第一蜗轮蜗杆电机、直流电机、第一步进电机、第二步进电机和第二蜗轮蜗杆电机上的电机驱动板，所述电机驱动板与机器人控制器通讯相连，所述机器人控制器接收到传感与检测子系统的各传感器信息判断后生成的运动控制指令或接收到平板发送的指令后执行相应运动控制程序控制电机的运行或接收到平板发送的指令后执行相应运动控制程序控制电机的运行；

所述动力供应子系统由动力电池以及降压电路组成，通过降压电路将电源电压稳压到各个用电元器件的标准电压对整个机器人提供动力。

所述遥控操作子系统包括移动平板终端，机器人与移动平板终端建立通讯后，通过平板上操作控制界面的来控制机器人实现位姿调整，并控制修剪机构对树障进行修剪；通过视频窗口观察机器人运行状况以及树障状况，通过信息反馈窗口监测机器人各项状态数据，传感器数据是否正常，查看离地面高度以及读取当前高度的数目直径；也能够自动运行让机器人自动到达一定的位置越过简单的树障，当有警示信息时再人工干预操作。

一种基于图像识别的树障自动清除机器人的使用方法，其特征在于它包括以下步骤：

步骤1：操作人员携带该机器人，到达需要清理的树木处；

步骤2：打开机器人电源，使用操控移动平板终端连接机器人建立的无线热点，打开控制界面，控制抓紧机构张开，将机器人贴近树木，使树干在抓紧机构之间，控制抓紧机构闭合；

步骤3：控制机器人沿树干向上移动至需要修剪的树枝处，调整机器人位姿以及电动链条锯角度，使电动链条锯平面处于竖直方向，旋转到一定位置，机器人向上攀爬，电动链条锯与树枝接触，切割树枝；

步骤4：通过视频窗口观察机器人运行状况以及树障状况，通过信息反馈窗口监测机器人各项状态数据，传感器数据是否正常，查看离地面高度以及读取当前高度的数目直径；如树冠部分对输电线路线路构成威胁，控制电机驱动防坠机构夹紧树干，电动链条锯调节到水平位置，线性模组驱动电动链条锯水平移动切割树干，去除掉树冠部分；

步骤5：完成清除任务后控制机器人下降至树下，控制抓紧机构张开，将机器人取下。

本发明有如下有益效果：

1、本发明可以用于电力部门清理输电线路下方的树障，可避免人工攀爬所造成安全、清障不彻底等问题，大大提高电力部门的工作效率。

2、通过上述抓紧机构主要用于在攀爬树干时，抱紧树干，在工作过程中，通过第一蜗轮蜗杆电机将驱动阶梯轴，再由阶梯轴驱动与之相连的环抱臂，进而通过环抱臂抱紧树干，以便于其后续的攀爬上升，而且通过采用双半环结构使之可以适应不同直径的树木，并留有一定的缺口用于越障。

3、通过采用上述结构的攀爬与位姿调整机构主要用于提供整个机器人攀爬树干的动力，在具体工作过程中，通过直流电机将驱动第二安装法兰，进而通过第二安装法兰驱动主动轮，进而通过主动轮与树干外表面之间的配合来驱动整个机器人沿着树干攀爬。

4、通过采用上述结构的防坠机构主要是利用机器人系统动力输出，增加与树干表面的摩擦力以克服重力实现防坠功能。

5、通过上述的修剪机构主要用于舒适的修剪，在具体使用过程中，通过第二步进电机能够驱动线性模组，进而通过线性模组驱动固定支架移动，通过第二蜗轮蜗杆电机能够驱动旋转轴，进而改变其切割位置，锯掉无法越过的树枝以及需要清除的树冠部分。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的整体结构图。

图中：抓紧结构10、攀爬与位姿调整机构20、防坠机构30、修剪机构40

图2为本发明的抓紧机构结构图。

图中：第一蜗轮蜗杆电机101、连接支架102、阶梯轴103、第一U型支架104、带座轴承105、环抱臂106、第一安装法兰107、第一全向轮108、第一安装支座109。

图3为本发明的攀爬与位姿调整机构的整体及局部放大结构图。

图中：顶部安装板201、机身框架202、中层安装板203、底层安装板204、主动轮205、第二安装法兰206、第二安装支座207、安装板208、直流电机209、减震器支架210、减震器211。

图4为本发明的防坠机构结构图。

图中：安装套管301、安装底板302、滑块303、导轨304、电机支座305、第一步进电机306、联轴器307、丝杆308、第二安装支架309、轴承座310、第二U型支架311、转轴312、摩擦轮安装板313、摩擦轮314。

图5为本发明的修剪机构结构图。

图中：第二步进电机401、线性模组402、模组滑块403、固定支架404、旋转支架405、第二蜗轮蜗杆电机406、旋转轴407、连接法兰408、电锯固定支架409、电动链条锯410。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-5，一种基于图像识别的树障自动清除机器人，它包括机械结构和控制系统，所述机械结构包括用于环抱并抓紧树干的抓紧机构10，所述抓紧机构10安装在用于攀爬树干和对整个机械结构进行支撑的攀爬与位姿调整机构20，所述抓紧机构10上安装有用于防止机器人坠落的防坠机构30，所述攀爬与位姿调整机构20上固定安装有用于对树障进行修剪清除的修剪机构40；所述控制系统包括传感与检测子系统、通讯传输子系统、运动控制子系统、动力供应子系统和遥控操作子系统。通过采用上述结构的树障自动清除机器人，能够用于输电线路下方树障的自动修剪，替代传动的人工攀爬修剪过程，进而提高了作业的安全性，同时大大的提高了电力部门的工作效率。工作过程中，通过控制系统自动的控制机器人的机械结构，首先，通过抓紧机构10将整个机器人抱紧固定在树干上，再由攀爬与位姿调整机构20驱动整个机器人沿着树干爬行和上升，并达到需要修剪的树枝位置，再启动修剪机构40，通过修剪机构40对树干进行修剪，进而达到自动修剪的目的。

进一步的，所述抓紧机构10采用双半环结构，它包括具有自锁功能的第一蜗轮蜗杆电机101，所述第一蜗轮蜗杆电机101固定安装在攀爬与位姿调整机构20的机身框架202顶部，所述第一蜗轮蜗杆电机101的输出轴通过连接支架102与阶梯轴103固定相连，所述阶梯轴103的顶端通过带座轴承105支撑在第一U型支架104的顶部，所述U型支架104固定安装在机身框架202的顶部，所述阶梯轴103上通过键配合安装有环抱臂106，所述环抱臂106的末端通过第一安装支座109固定安装有第一安装法兰107，所述第一安装法兰107上通过法兰固定安装有第一全向轮108。通过上述抓紧机构10主要用于在攀爬树干时，抱紧树干，在工作过程中，通过第一蜗轮蜗杆电机101将驱动阶梯轴103，再由阶梯轴103驱动与之相连的环抱臂106，进而通过环抱臂106抱紧树干，以便于其后续的攀爬上升，而且通过采用双半环结构使之可以适应不同直径的树木，并留有一定的缺口用于越障。

进一步的，所述攀爬与位姿调整机构20包括机身框架202，所述机身框架202的顶部固定安装有顶部安装板201、中层安装板203和底层安装板204，所述机身框架202贴近树木表面的一侧固定安装有用于攀爬的主动轮205，所述主动轮205通过第二安装法兰206与直流电机209的输出轴固定相连，所述直流电机209通过安装板208固定安装在机身框架202上，所述主动轮205上安装有减震器211，所述减震器211通过减震器支架210固定在机身框架202上。通过采用上述结构的攀爬与位姿调整机构20主要用于提供整个机器人攀爬树干的动力，在具体工作过程中，通过直流电机209将驱动第二安装法兰206，进而通过第二安装法兰206驱动主动轮205，进而通过主动轮205与树干外表面之间的配合来驱动整个机器人沿着树干攀爬。

进一步的，所述主动轮205采用麦克拉姆全向轮，所述麦克拉姆全向轮用于驱动整个机器人沿树木表面直线爬升、直线下降、沿树木环绕左转、右转以及左螺旋爬升、右螺旋爬升、左螺旋下降和右螺旋下降八种运动形式，其中沿树木环绕左转、右转两种运动形式用于调整位姿，避开稀疏树枝以及调整修剪角度；第一全向轮108采用90°全向轮，作为攀爬的从动轮，用于实现沿树木表面圆周平移和自转。

进一步的，所述防坠机构30包括用于和抓紧机构10的环抱臂106套装相连的安装套管301，所述安装套管301的顶部固定安装有安装底板302，所述安装底板302上平行安装有导轨304，所述导轨304上通过滑块303滑动配合有第二安装支架309，所述第二安装支架309与用于驱动其沿着导轨304滑动的丝杆传动机构相连，所述丝杆传动机构包括固定在第二安装支架309上的步进电机306，所述第一步进电机306的输出轴通过联轴器307固定安装有丝杆308，所述丝杆308的另一端支撑在轴承座310上，所述丝杆308与安装在第二安装支架309上的螺母套构成丝杆传动配合，所述第二安装支架309的立板上固定安装有第二U型支架311，所述第二U型支架311上通过转轴312铰接有摩擦轮安装板313，所述摩擦轮安装板313之间安装有多个平行布置的摩擦轮314。通过采用上述结构的防坠机构30主要是利用机器人系统动力输出，增加与树干表面的摩擦力以克服重力实现防坠功能。通过第一步进电机306驱动第二安装支架309，进而通过第二安装支架309驱动第二U型支架311，并通过第二U型支架311驱动摩擦轮安装板313，进而通过摩擦轮安装板313和摩擦轮314之间的配合，增加与树干之间的接触力，以增大系统的摩擦力。

进一步的，所述修剪机构40包括固定在攀爬与位姿调整机构20的机身框架202顶部的线性模组402，所述线性模组402包括第二步进电机401，所述第二步进电机401的输出轴与传动丝杆相连，所述传动丝杆与模组滑块403上螺母套构成丝杆传动配合并驱动直线滑动，所述模组滑块403的顶部固定安装有固定支架404，所述固定支架404上通过旋转轴407支撑安装有旋转支架405，所述旋转支架405上通过连接法兰408固定安装有电锯固定支架409，所述电锯固定支架409上固定安装有电动链条锯410，所述旋转轴407与用于驱动其转动的第二蜗轮蜗杆电机406相连。通过上述的修剪机构40主要用于舒适的修剪，在具体使用过程中，通过第二步进电机401能够驱动线性模组402，进而通过线性模组402驱动固定支架404移动，通过第二蜗轮蜗杆电机406能够驱动旋转轴407，进而改变其切割位置，锯掉无法越过的树枝以及需要清除的树冠部分。切割树枝时，电动链条锯410平面处于竖直方向，旋转到一定位置，机器人向上攀爬，电动链条锯410与树枝接触，切割树枝。当需要切割树干时，电动链条锯410调节到水平位置，线性模组402驱动链条锯水平移动切割树干。

进一步的，所述传感与检测子系统由红外传感器、激光测距传感器、超声波传感器和CCD传感器构成；所述激光测距传感器共有两个分别安装在机器人两侧固定导轨滑块上，所述滑块与同步带相连，并通过电机带动同步带以及滑块移动，测量时，通过电机带动同步带以及滑块移动，取两侧激光测距传感器最小测量值，再通过两个激光测距传感器之间的安装距离减去最小测量值即可得到树木直径；所述机器人底部安装有用于测量其高度的激光测距传感器，通过计算可得机器人所在高度的数目直径；所述机器人的顶部安装有用于识别树枝的超声波传感器与红外传感器；所述机器人的不同位置安装有多个用于识别障碍的CCD传感器；CCD传感器采用摄像头，所述摄像头用于识别障碍，一方面通过回传的图像通过图像处理技术获得树障与导线的距离隐患大小，也可回传通过人工判别并观测机器人运行状况。

进一步的，所述通讯传输子系统采用局域网通讯的方式进行通讯与数据传输，覆盖的地理范围符合使用要求、具有低误码率、低时延、数据传输率为1~20Mbps；在机器人上搭载WIFI模块创建热点，通过移动终端连接热点，输入ip和端口号，然后连接即可建立通讯。通过上述的通讯传输子系统能够实现机器人与远程控制端之间的无线通讯，进而方便的实现远程控制。

进一步的，所述运动控制子系统包括分别安装在第一蜗轮蜗杆电机101、直流电机209、第一步进电机306、第二步进电机401和第二蜗轮蜗杆电机406上的电机驱动板，所述电机驱动板与机器人控制器通讯相连，所述机器人控制器接收到传感与检测子系统的各传感器信息判断后生成的运动控制指令或接收到平板发送的指令后执行相应运动控制程序控制电机的运行或接收到平板发送的指令后执行相应运动控制程序控制电机的运行；通过上述的运动控制子系统能够实现整个机器人的多种不同的工作过程，进而控制其完成相应的动作。

进一步的，所述动力供应子系统由动力电池以及降压电路组成，通过降压电路将电源电压稳压到各个用电元器件的标准电压对整个机器人提供动力。通过上述的动力供应子系统能够用于提供机器人工作过程中的动力。

进一步的，所述遥控操作子系统包括移动平板终端，机器人与移动平板终端建立通讯后，通过平板上操作控制界面的来控制机器人实现位姿调整，并控制修剪机构对树障进行修剪；通过视频窗口观察机器人运行状况以及树障状况，通过信息反馈窗口监测机器人各项状态数据，传感器数据是否正常，查看离地面高度以及读取当前高度的数目直径；也能够自动运行让机器人自动到达一定的位置越过简单的树障，当有警示信息时再人工干预操作。通过上述的遥控操作子系统主要是为了实现远程控制，而且通过自动化控制的方式实现机器人的自动作业。

实施例2：

一种基于图像识别的树障自动清除机器人的使用方法，其特征在于它包括以下步骤：

步骤1：操作人员携带该机器人，到达需要清理的树木处；

步骤2：打开机器人电源，使用操控移动平板终端连接机器人建立的无线热点，打开控制界面，控制抓紧机构10张开，将机器人贴近树木，使树干在抓紧机构10之间，控制抓紧机构10闭合；

步骤3：控制机器人沿树干向上移动至需要修剪的树枝处，调整机器人位姿以及电动链条锯410角度，使电动链条锯410平面处于竖直方向，旋转到一定位置，机器人向上攀爬，电动链条锯410与树枝接触，切割树枝；

步骤4：通过视频窗口观察机器人运行状况以及树障状况，通过信息反馈窗口监测机器人各项状态数据，传感器数据是否正常，查看离地面高度以及读取当前高度的数目直径；如树冠部分对输电线路线路构成威胁，控制电机驱动防坠机构30夹紧树干，电动链条锯410调节到水平位置，线性模组402驱动电动链条锯410水平移动切割树干，去除掉树冠部分；

步骤5：完成清除任务后控制机器人下降至树下，控制抓紧机构10张开，将机器人取下。

Claims (10)

1.一种基于图像识别的树障自动清除机器人，其特征在于：它包括机械结构和控制系统，所述机械结构包括用于环抱并抓紧树干的抓紧机构（10），所述抓紧机构（10）安装在用于攀爬树干和对整个机械结构进行支撑的攀爬与位姿调整机构（20），所述抓紧机构（10）上安装有用于防止机器人坠落的防坠机构（30），所述攀爬与位姿调整机构（20）上固定安装有用于对树障进行修剪清除的修剪机构（40）；所述控制系统包括传感与检测子系统、通讯传输子系统、运动控制子系统、动力供应子系统和遥控操作子系统。

2.根据权利要求1所述一种基于图像识别的树障自动清除机器人，其特征在于：所述抓紧机构（10）采用双半环结构，它包括具有自锁功能的第一蜗轮蜗杆电机（101），所述第一蜗轮蜗杆电机（101）固定安装在攀爬与位姿调整机构（20）的机身框架（202）顶部，所述第一蜗轮蜗杆电机（101）的输出轴通过连接支架（102）与阶梯轴（103）固定相连，所述阶梯轴（103）的顶端通过带座轴承（105）支撑在第一U型支架（104）的顶部，所述U型支架（104）固定安装在机身框架（202）的顶部，所述阶梯轴（103）上通过键配合安装有环抱臂（106），所述环抱臂（106）的末端通过第一安装支座（109）固定安装有第一安装法兰（107），所述第一安装法兰（107）上通过法兰固定安装有第一全向轮（108）。

3.根据权利要求1所述一种基于图像识别的树障自动清除机器人，其特征在于：所述攀爬与位姿调整机构（20）包括机身框架（202），所述机身框架（202）的顶部固定安装有顶部安装板（201）、中层安装板（203）和底层安装板（204），所述机身框架（202）贴近树木表面的一侧固定安装有用于攀爬的主动轮（205），所述主动轮（205）通过第二安装法兰（206）与直流电机（209）的输出轴固定相连，所述直流电机（209）通过安装板（208）固定安装在机身框架（202）上，所述主动轮（205）上安装有减震器（211），所述减震器（211）通过减震器支架（210）固定在机身框架（202）上。

4.根据权利要求3所述一种基于图像识别的树障自动清除机器人，其特征在于：所述主动轮（205）采用麦克拉姆全向轮，所述麦克拉姆全向轮用于驱动整个机器人沿树木表面直线爬升、直线下降、沿树木环绕左转、右转以及左螺旋爬升、右螺旋爬升、左螺旋下降和右螺旋下降八种运动形式，其中沿树木环绕左转、右转两种运动形式用于调整位姿，避开稀疏树枝以及调整修剪角度；第一全向轮（108）采用90°全向轮，作为攀爬的从动轮，用于实现沿树木表面圆周平移和自转。

5.根据权利要求1所述一种基于图像识别的树障自动清除机器人，其特征在于：所述防坠机构（30）包括用于和抓紧机构（10）的环抱臂（106）套装相连的安装套管（301），所述安装套管（301）的顶部固定安装有安装底板（302），所述安装底板（302）上平行安装有导轨（304），所述导轨（304）上通过滑块（303）滑动配合有第二安装支架（309），所述第二安装支架（309）与用于驱动其沿着导轨（304）滑动的丝杆传动机构相连，所述丝杆传动机构包括固定在第二安装支架（309）上的步进电机（306），所述第一步进电机（306）的输出轴通过联轴器（307）固定安装有丝杆（308），所述丝杆（308）的另一端支撑在轴承座（310）上，所述丝杆（308）与安装在第二安装支架（309）上的螺母套构成丝杆传动配合，所述第二安装支架（309）的立板上固定安装有第二U型支架（311），所述第二U型支架（311）上通过转轴（312）铰接有摩擦轮安装板（313），所述摩擦轮安装板（313）之间安装有多个平行布置的摩擦轮（314）。

6.根据权利要求1所述一种基于图像识别的树障自动清除机器人，其特征在于：所述修剪机构（40）包括固定在攀爬与位姿调整机构（20）的机身框架（202）顶部的线性模组（402），所述线性模组（402）包括第二步进电机（401），所述第二步进电机（401）的输出轴与传动丝杆相连，所述传动丝杆与模组滑块（403）上螺母套构成丝杆传动配合并驱动直线滑动，所述模组滑块（403）的顶部固定安装有固定支架（404），所述固定支架（404）上通过旋转轴（407）支撑安装有旋转支架（405），所述旋转支架（405）上通过连接法兰（408）固定安装有电锯固定支架（409），所述电锯固定支架（409）上固定安装有电动链条锯（410），所述旋转轴（407）与用于驱动其转动的第二蜗轮蜗杆电机（406）相连。

7.根据权利要求1所述一种基于图像识别的树障自动清除机器人，其特征在于：所述传感与检测子系统由红外传感器、激光测距传感器、超声波传感器和CCD传感器构成；所述激光测距传感器共有两个分别安装在机器人两侧固定导轨滑块上，所述滑块与同步带相连，并通过电机带动同步带以及滑块移动，测量时，通过电机带动同步带以及滑块移动，取两侧激光测距传感器最小测量值，再通过两个激光测距传感器之间的安装距离减去最小测量值即可得到树木直径；

所述机器人底部安装有用于测量其高度的激光测距传感器，通过计算可得机器人所在高度的数目直径；

所述机器人的顶部安装有用于识别树枝的超声波传感器与红外传感器；

所述机器人的不同位置安装有多个用于识别障碍的CCD传感器；

所述通讯传输子系统采用局域网通讯的方式进行通讯与数据传输，覆盖的地理范围符合使用要求、具有低误码率、低时延、数据传输率为1~20Mbps；在机器人上搭载WIFI模块创建热点，通过移动终端连接热点，输入ip和端口号，然后连接即可建立通讯。

8.根据权利要求1所述一种基于图像识别的树障自动清除机器人，其特征在于：所述运动控制子系统包括分别安装在第一蜗轮蜗杆电机（101）、直流电机（209）、第一步进电机（306）、第二步进电机（401）和第二蜗轮蜗杆电机（406）上的电机驱动板，所述电机驱动板与机器人控制器通讯相连，所述机器人控制器接收到传感与检测子系统的各传感器信息判断后生成的运动控制指令或接收到平板发送的指令后执行相应运动控制程序控制电机的运行或接收到平板发送的指令后执行相应运动控制程序控制电机的运行；

所述动力供应子系统由动力电池以及降压电路组成，通过降压电路将电源电压稳压到各个用电元器件的标准电压对整个机器人提供动力。

9.根据权利要求1所述一种基于图像识别的树障自动清除机器人，其特征在于：所述遥控操作子系统包括移动平板终端，机器人与移动平板终端建立通讯后，通过平板上操作控制界面的来控制机器人实现位姿调整，并控制修剪机构对树障进行修剪；通过视频窗口观察机器人运行状况以及树障状况，通过信息反馈窗口监测机器人各项状态数据，传感器数据是否正常，查看离地面高度以及读取当前高度的数目直径；也能够自动运行让机器人自动到达一定的位置越过简单的树障，当有警示信息时再人工干预操作。

10.采用权利要求1-9任意一项所述一种基于图像识别的树障自动清除机器人的使用方法，其特征在于它包括以下步骤：

步骤1：操作人员携带该机器人，到达需要清理的树木处；

步骤2：打开机器人电源，使用操控移动平板终端连接机器人建立的无线热点，打开控制界面，控制抓紧机构（10）张开，将机器人贴近树木，使树干在抓紧机构（10）之间，控制抓紧机构（10）闭合；

步骤3：控制机器人沿树干向上移动至需要修剪的树枝处，调整机器人位姿以及电动链条锯（410）角度，使电动链条锯（410）平面处于竖直方向，旋转到一定位置，机器人向上攀爬，电动链条锯（410）与树枝接触，切割树枝；

步骤4：通过视频窗口观察机器人运行状况以及树障状况，通过信息反馈窗口监测机器人各项状态数据，传感器数据是否正常，查看离地面高度以及读取当前高度的数目直径；如树冠部分对输电线路线路构成威胁，控制电机驱动防坠机构（30）夹紧树干，电动链条锯（410）调节到水平位置，线性模组（402）驱动电动链条锯（410）水平移动切割树干，去除掉树冠部分；

步骤5：完成清除任务后控制机器人下降至树下，控制抓紧机构（10）张开，将机器人取下。