CN110731189A - 远程果树修剪系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远程果树修剪系统，包括：修剪轨道，铺设于果园内，设置在果树排之间，以沿着果树排的排列方向延伸；修剪终端，该修剪终端设置在修剪轨道上，以沿着修剪轨道移动，其上设有修剪装置和摄像装置，所述摄像装置用以拍摄果树图像后输出；控制中心，耦接于修剪终端，以控制修剪终端在修剪轨道上移动，还耦接于修剪装置和摄像装置。本发明的远程果树修剪系统，通过修剪轨道、修剪终端和控制中心的设置，便可真正的实现一个远程修剪的效果，大大的降低了修剪工人的劳动力。

Description

远程果树修剪系统

技术领域

本发明涉及一种修剪系统，更具体的说是涉及一种远程果树修剪系统。

背景技术

每年的冬季，是果树的休眠期。果农会利用冬闲季节，对各种果树疏枝修剪，才能保证明年果树的产量。传统的果树修剪，都是果农手拿果树剪刀，架上人字梯，对果树高处枝条修剪，每天爬高下低，工作量大且辛苦，偶而失手摔下，非死即伤，落下终身残疾，每年因修剪果树摔伤的人遂渐增多。

随着目前智慧农业的快速发展，越来越多的修剪设备加入到果树修剪的过程中，然后目前现有的自动修剪设备其实都是半自动设备，在使用的过程中还需要人站在设备旁边，通过遥控操控设备的方式来实现控制自动修剪设备对果树进行修剪，如此虽然可以避免上述因为修剪果树导致的人员伤亡的情况，但是这种自动修剪设备在使用的过程中还是需要工人站在果树旁边，对于工人的劳动力的解放还是不够。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够大幅解放工人的劳动力的远程果树修剪系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种远程果树修剪系统，包括：修剪轨道，铺设于果园内，设置在果树排之间，以沿着果树排的排列方向延伸；修剪终端，该修剪终端设置在修剪轨道上，以沿着修剪轨道移动，其上设有修剪装置和摄像装置，所述摄像装置用以拍摄果树图像后输出；

控制中心，耦接于修剪终端，以控制修剪终端在修剪轨道上移动，还耦接于修剪装置和摄像装置，以接收摄像装置输出的果树图像，同时该控制中心与修剪人员进行人机交互，在接收到果树图像后显示出果树图像供修剪人员查看，同时供修剪人员操作输出修剪指令至修剪装置内，驱动修剪装置动作对果树进行修剪。

作为本发明的进一步改进，所述控制中心包括：

通信模块，耦接于修剪终端，以与修剪终端通信，控制修剪终端在修剪轨道上移动，还耦接于修剪装置和摄像装置，控制修剪装置修剪，还接收摄像装置拍摄的果树图像；

主控模块，耦接于通信模块，以输出移动指令和修剪指令至通信模块内，进而控制修剪终端移动和修剪装置动作修剪，还接收通信模块传输过来的果树图像，并对果树图像进行预处理后输出；

显示屏，耦接于主控模块，以接收主控模块输出的预处理后的果树图像，并在其上显示出来；

操控器，耦接于主控模块，用于供人操控后输出指令至主控模块内，其中输出的指令包括移动指令和修剪指令；

其中，主控模块对果树图像的预处理为通过图像识别系统，对果树图像进行识别分析，识别分析出需要修剪的部位，之后在显示屏最后显示的果树图像上将对应的部位通过红圈标注。

作为本发明的进一步改进，所述操控器包括移动摇杆和修剪摇杆，当修剪人员拨动移动摇杆时，修剪终端移动，当修剪人员拨动修剪摇杆时，修剪装置动作进行修剪。

作为本发明的进一步改进，所述修剪终端包括修剪车体和修剪架，所述修剪架固定在修剪车体上，所述修剪车体设置在修剪轨道上，并与控制中心耦接，以受控制中心控制沿着修剪轨道移动，所述修剪装置可上下滑移的连接在修剪架上，所述摄像装置设置在修剪架的顶端。

作为本发明的进一步改进，所述修剪装置包括修剪底座、修剪环和修剪机械手，所述修剪底座套设在修剪架上，所述修剪环固定在修剪底座上，修剪时修剪环套在果树外面，所述修剪机械手可滑移的设置在修剪环的内环上，所述修剪底座上固定有升降电机，该升降电机的转轴上套接有齿轮，所述升降架的一侧上开设有升降槽，该升降槽一侧的槽壁为齿状结构，所述升降电机的转轴穿过修剪底座后伸入到升降槽内，其上的齿轮与齿状结构相啮合。

作为本发明的进一步改进，所述修剪机械手包括底座、旋转臂、拐臂和修剪头，所述修剪环的内环壁上设有沿着内环壁延伸的滑轨，所述底座可滑移的设置在滑轨上，所述旋转臂的一端可旋转的固定在底座上，所述拐臂的一端与旋转臂背向底座的一端铰接，所述修剪头可旋转的安装在拐臂背向旋转臂的一端上。

作为本发明的进一步改进，所述底座靠近旋转臂的位置上固定有修剪摄像头，所述修剪架的顶端固定有环境摄像头，修剪摄像头和环境摄像头组合构成摄像装置，其中，修剪摄像头具有拍摄模式和摄像模式，开始修剪前，修剪摄像头开启拍摄模式，底座带着修剪摄像头沿着滑轨移动绕果树一圈，同时拍摄果树图像后输出，修剪时，修剪摄像头转换为摄像模式，实时拍摄后输出。

作为本发明的进一步改进，所述修剪车体包括车体底座和组合轮，所述修剪架固定在车体底座的上侧面上，所述组合轮固定在车体底座的下侧面上，所述车体底座的下侧面中间的位置上设有可伸缩的定位块，所述修剪轨道相对于每株果树位置上开设有供定位块嵌入的定位槽，准备开始修剪时，定位块嵌入到定位槽内，以对车体底座进行定位。

作为本发明的进一步改进，所述修剪终端对果树修剪的步骤如下：

步骤一，修剪环先处于待修剪果树的上方，然后沿着修剪架下移，以套在果树上，之后底座沿着滑轨在修剪环的内环壁上环绕一周，同时修剪摄像头开启拍摄模式，对果树进行全景拍摄，拍摄果树图像后输出到控制中心内；

步骤二，控制中心对果树图像进行识别和分析，在果树图像上通过红圈标识出需要修剪的部位；

步骤三，修剪摄像头开启摄像模式，实时传输影像至控制中心，在控制中心内与果树图像分屏显示，同时修剪机械手实时接收控制中心输出的修剪指令，对果树进行修剪。

本发明的有益效果，通过修剪轨道的设置，便可有效的实现提供一个修剪工人进行修剪的路线了，而通过修剪终端的设置，便可有效的沿着修剪轨道移动，然后对修剪轨道一侧的果树进行修剪了，而通过控制中心的设置，便可对修剪终端进行远程控制修剪，而通过修剪装置和摄像装置的组合作用，便可实现修剪工人实时的了解到当前修剪的果树具体情况，以此真正完全的实现修剪功能进行远程修剪操作了。

附图说明

图1为本发明的远程果树修剪系统的模块框图；

图2为图1中修剪终端的结构原理示意图；

图3为图2中修剪装置的结构原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。

参照图1至3所示，本实施例的一种远程果树修剪系统，包括：

修剪轨道1，铺设于果园内，设置在果树排之间，以沿着果树排的排列方向延伸；修剪终端2，该修剪终端2设置在修剪轨道1上，以沿着修剪轨道1移动，其上设有修剪装置3和摄像装置4，所述摄像装置4用以拍摄果树图像后输出；

控制中心5，耦接于修剪终端2，以控制修剪终端2在修剪轨道1上移动，还耦接于修剪装置3和摄像装置4，以接收摄像装置4输出的果树图像，同时该控制中心5与修剪人员进行人机交互，在接收到果树图像后显示出果树图像供修剪人员查看，同时供修剪人员操作输出修剪指令至修剪装置3内，驱动修剪装置3动作对果树进行修剪，在使用本实施例的修剪系统的过程中，首先将修剪轨道1铺设在果园内，将修剪轨道1设置在两排果树排之间，然后将修剪终端2设置在修剪轨道1上，同时将修剪终端2和其上的修剪装置3以及摄像装置4均与控制中心5耦接，如此便完成了对于修剪系统的设置，在使用的过程中，修剪工人通过操作控制中心5，通过控制中心5给修剪终端2输出指令的方式来控制修剪终端2的移动和修剪装置3的剪切动作，即首先修剪工人操作控制中心5使得修剪终端2移动到待修剪的果树面前，然后通过摄像装置4与修剪装置3的配合实现对于果树的修剪，如此相比于现有技术中的果树修剪机，修剪工人就不需要到达果树旁边，进而实现了一个远程修剪的效果，大大的降低了修剪工人的劳动力。

作为改进的一种具体实施方式，所述控制中心5包括：

通信模块51，耦接于修剪终端2，以与修剪终端2通信，控制修剪终端2在修剪轨道1上移动，还耦接于修剪装置3和摄像装置4，控制修剪装置3修剪，还接收摄像装置4拍摄的果树图像；

主控模块52，耦接于通信模块51，以输出移动指令和修剪指令至通信模块51内，进而控制修剪终端2移动和修剪装置3动作修剪，还接收通信模块51传输过来的果树图像，并对果树图像进行预处理后输出；

显示屏53，耦接于主控模块52，以接收主控模块52输出的预处理后的果树图像，并在其上显示出来；

操控器54，耦接于主控模块52，用于供人操控后输出指令至主控模块52内，其中输出的指令包括移动指令和修剪指令；

其中，主控模块52对果树图像的预处理为通过图像识别系统，对果树图像进行识别分析，识别分析出需要修剪的部位，之后在显示屏53最后显示的果树图像上将对应的部位通过红圈标注，通过通信模块51的设置，便可有效的建立起与修剪终端2、修剪装置3和摄像装置4之间的通讯，如此实现操控修剪终端2、修剪装置3和接收摄像装置4输出图像的效果，其中本实施例中的通讯模块51可为无线通信模块也可为有线通信模块，不过为了使用的便携性，一般采用无线通信模块，通过无线的方式与修剪终端2和修剪装置3以及摄像装置4通信，然后通过主控模块52和显示屏53的设置，便可将摄像装置4采集过来的果树图像显示出来，供修剪工人查看，然后通过操控器54的设置，实现对于修剪终端2和修剪装置3的远程操控，并且本实施例中的主控模块52在接收到果树图像以后进行了一个预处理的效果，提供给修剪工人一个修剪的参考，进而增加了修剪效率，其中本实施例中的预处理方式可以为通过现有的图像识别系统对果树图像内的枝叶进行识别，通过与外部网络通信的方式，使得图像识别系统学习存储到修剪后的果树的枝叶图像，然后通过图像比对的方式来处理出需要修剪的部位供工人进行参考。

作为改进的一种具体实施方式，所述操控器54包括移动摇杆和修剪摇杆，当修剪人员拨动移动摇杆时，修剪终端2移动，当修剪人员拨动修剪摇杆时，修剪装置3动作进行修剪，通过将操控器54设置成移动摇杆和修剪摇杆的方式，使得修剪工人在修剪操作的过程中更加的简单方便。

作为改进的一种具体实施方式，所述修剪终端2包括修剪车体21和修剪架22，所述修剪架22固定在修剪车体21上，所述修剪车体21设置在修剪轨道1上，并与控制中心5耦接，以受控制中心5控制沿着修剪轨道1移动，所述修剪装置3可上下滑移的连接在修剪架22上，所述摄像装置4设置在修剪架22的顶端，通过上述结构，便可通过修剪车体21进行移动，而通过修剪架22的设置，便可实现提供给修剪装置3一个上下活动的结构，使得修剪装置3能够从上至下修剪果树了。

作为改进的一种具体实施方式，所述修剪装置3包括修剪底座31、修剪环32和修剪机械手33，所述修剪底座31套设在修剪架22上，所述修剪环32固定在修剪底座31上，修剪时修剪环32套在果树外面，所述修剪机械手33可滑移的设置在修剪环32的内环上，所述修剪底座31上固定有升降电机311，该升降电机311的转轴上套接有齿轮，所述升降架22的一侧上开设有升降槽221，该升降槽221一侧的槽壁为齿状结构，所述升降电机311的转轴穿过修剪底座31后伸入到升降槽221内，其上的齿轮与齿状结构相啮合，通过升降槽221和升降电机311的配合设置，便可通过齿轮与齿状结构的设置便可有效的实现驱动使得修剪底座31上下升降的效果，且整体结构简单，容易实现，并且通过修剪环32的设置，便可实现修剪机械手33能够绕着果树圆周移动，如此便能够全面的对果树进行修剪了。

作为改进的一种具体实施方式，所述修剪机械手33包括底座331、旋转臂332、拐臂333和修剪头334，所述修剪环32的内环壁上设有沿着内环壁延伸的滑轨321，所述底座331可滑移的设置在滑轨321上，所述旋转臂332的一端可旋转的固定在底座331上，所述拐臂333的一端与旋转臂332背向底座331的一端铰接，所述修剪头334可旋转的安装在拐臂333背向旋转臂332的一端上，通过旋转臂332的设置可以具有自转的自由度，通过拐臂333的设置则可实现左右移动的自由度，而通过修剪头334的设置，则可实现修剪头334自转的自由度，如此通过上述三个自由度再加上修剪环32的移动配合，便可最大化的提供足够的自由度给予修剪头334，使得修剪头334能够修剪更加复杂的果树枝叶了，其中这里的旋转臂332的旋转、拐臂333的翻转以及修剪头334的旋转均是通过设置电机来实现驱动的，相应的修剪头334也是通过电机与锯片通过齿轮或是皮带联动的方式来实现的，至于电机的如何安装则可参考现有的六轴机械臂的安装方式，例如旋转臂332通过将电机的机体固定在底座331上，然后将旋转臂332同轴固定在电机的转轴上，拐臂333则是通过将电机的机身固定在旋转臂332上，然后拐臂333的铰接轴同轴套接在电机的转轴上，而修剪头334的可旋转方式与旋转臂332相同，当然上述这种方式仅是一种驱动方式，本领域技术人员还可采用其他驱动方式来实现驱动旋转臂332、拐臂333和修剪头334。

作为改进的一种具体实施方式，所述底座331靠近旋转臂332的位置上固定有修剪摄像头335，所述修剪架22的顶端固定有环境摄像头221，修剪摄像头335和环境摄像头221组合构成摄像装置4，其中，修剪摄像头335具有拍摄模式和摄像模式，开始修剪前，修剪摄像头335开启拍摄模式，底座331带着修剪摄像头335沿着滑轨321移动绕果树一圈，同时拍摄果树图像后输出，修剪时，修剪摄像头335转换为摄像模式，实时拍摄后输出通过将摄像装置4设置成由修剪摄像头335和环境摄像头221组合的方式，可以通过环境摄像头221实时采集当前修剪车体21的环境情况，使得修剪人员能够操控修剪车体21移动到对应的位置，而通过修剪摄像头335的设置，一方面可以有效的采集果树图像，另一方面在修剪的过程中还能实时拍摄视频，相当于修剪工人的眼睛，使得修剪头3能够准确的到达相应的裁剪位置了，并且还能够通过全景拍摄技术拍摄果树的全景图像，以供主控模块52识别分析后供修剪人员参考，同时就不需要修剪人员到达修剪现场了。

作为改进的一种具体实施方式，所述修剪车体21包括车体底座211和组合轮212，所述修剪架22固定在车体底座211的上侧面上，所述组合轮212固定在车体底座211的下侧面上，所述车体底座211的下侧面中间的位置上设有可伸缩的定位块213，所述修剪轨道1相对于每株果树位置上开设有供定位块213嵌入的定位槽，准备开始修剪时，定位块213嵌入到定位槽内，以对车体底座211进行定位，通过组合轮212的设置便可实现修剪车体21能够适应更多的地形移动，而通过定位块213的设置，则可实现在修剪的过程中对车体底座211进行定位的作用，增加在修剪的过程中的稳定性，其中本实施例中的修剪终端2中的车体底座211内嵌设有一个操作板，在该操作板内置有无线通信模块，组合轮212的驱动电机，定位块213的驱动电磁铁，底座331、旋转臂332、拐臂333和修剪头334各自的驱动电机都通过导线与操作板连接，如此通过无线通信模块接收指令信号，然后通过操作板内的单片机解析出指令信号，进而通过单片机控制上述各个驱动电机和电磁铁动作，上述的导线通过线卡收集为一股，然后贴合在修剪架22上，且每根导线都会有一定的富余长度，以供在上述部件动作的过程中不影响到相应的连接关系。

作为改进的一种修剪方法，所述修剪终端2对果树修剪的步骤如下：

步骤一，修剪环32先处于待修剪果树的上方，然后沿着修剪架22下移，以套在果树上，之后修剪底座31沿着滑轨321在修剪环32的内环壁上环绕一周，同时修剪摄像头335开启拍摄模式，对果树进行全景拍摄，拍摄果树图像后输出到控制中心5内；

步骤二，控制中心5对果树图像进行识别和分析，在果树图像上通过红圈标识出需要修剪的部位；

步骤三，修剪摄像头335开启摄像模式，实时传输影像至控制中心5，在控制中心5内与果树图像分屏显示，同时修剪机械手33实时接收控制中心5输出的修剪指令，对果树进行修剪，通过上述三个步骤的设置，便可简单有效的实现对于果树进行修剪了，并且在修剪的过程中首先通过控制中心5对果树图像进行预处理的效果，如此便可供修剪工人参考，增加了修剪效率。

综上所述，本实施例的修剪系统，通过修剪轨道1、修剪终端2、控制中心5、修剪装置3和摄像装置4的设置，便可有效的实现一个远程修剪果树的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种远程果树修剪系统，其特征在于：包括：

修剪轨道(1)，铺设于果园内，设置在果树排之间，以沿着果树排的排列方向延伸；

修剪终端(2)，该修剪终端(2)设置在修剪轨道(1)上，以沿着修剪轨道(1)移动，其上设有修剪装置(3)和摄像装置(4)，所述摄像装置(4)用以拍摄果树图像后输出；

控制中心(5)，耦接于修剪终端(2)，以控制修剪终端(2)在修剪轨道(1)上移动，还耦接于修剪装置(3)和摄像装置(4)，以接收摄像装置(4)输出的果树图像，同时该控制中心(5)与修剪人员进行人机交互，在接收到果树图像后显示出果树图像供修剪人员查看，同时供修剪人员操作输出修剪指令至修剪装置(3)内，驱动修剪装置(3)动作对果树进行修剪。

2.根据权利要求1所述的远程果树修剪系统，其特征在于：所述控制中心(5)包括：

通信模块(51)，耦接于修剪终端(2)，以与修剪终端(2)通信，控制修剪终端(2)在修剪轨道(1)上移动，还耦接于修剪装置(3)和摄像装置(4)，控制修剪装置(3)修剪，还接收摄像装置(4)拍摄的果树图像；

主控模块(52)，耦接于通信模块(51)，以输出移动指令和修剪指令至通信模块(51)内，进而控制修剪终端(2)移动和修剪装置(3)动作修剪，还接收通信模块(51)传输过来的果树图像，并对果树图像进行预处理后输出；

显示屏(53)，耦接于主控模块(52)，以接收主控模块(52)输出的预处理后的果树图像，并在其上显示出来；

操控器(54)，耦接于主控模块(52)，用于供人操控后输出指令至主控模块(52)内，其中输出的指令包括移动指令和修剪指令；

其中，主控模块(52)对果树图像的预处理为通过图像识别系统，对果树图像进行识别分析，识别分析出需要修剪的部位，之后在显示屏(53)最后显示的果树图像上将对应的部位通过红圈标注。

3.根据权利要求2所述的远程果树修剪系统，其特征在于：所述操控器(54)包括移动摇杆和修剪摇杆，当修剪人员拨动移动摇杆时，修剪终端(2)移动，当修剪人员拨动修剪摇杆时，修剪装置(3)动作进行修剪。

4.根据权利要求1或2或3所述的远程果树修剪系统，其特征在于：所述修剪终端(2)包括修剪车体(21)和修剪架(22)，所述修剪架(22)固定在修剪车体(21)上，所述修剪车体(21)设置在修剪轨道(1)上，并与控制中心(5)耦接，以受控制中心(5)控制沿着修剪轨道(1)移动，所述修剪装置(3)可上下滑移的连接在修剪架(22)上，所述摄像装置(4)设置在修剪架(22)的顶端。

5.根据权利要求4所述的远程果树修剪系统，其特征在于：所述修剪装置(3)包括修剪底座(31)、修剪环(32)和修剪机械手(33)，所述修剪底座(31)套设在修剪架(22)上，所述修剪环(32)固定在修剪底座(31)上，修剪时修剪环(32)套在果树外面，所述修剪机械手(33)可滑移的设置在修剪环(32)的内环上，所述修剪底座(31)上固定有升降电机(311)，该升降电机(311)的转轴上套接有齿轮，所述升降架(22)的一侧上开设有升降槽(221)，该升降槽(221)一侧的槽壁为齿状结构，所述升降电机(311)的转轴穿过修剪底座(31)后伸入到升降槽(221)内，其上的齿轮与齿状结构相啮合。

6.根据权利要求5所述的远程果树修剪系统，其特征在于：所述修剪机械手(33)包括底座(331)、旋转臂(332)、拐臂(333)和修剪头(334)，所述修剪环(32)的内环壁上设有沿着内环壁延伸的滑轨(321)，所述底座(331)可滑移的设置在滑轨(321)上，所述旋转臂(332)的一端可旋转的固定在底座(331)上，所述拐臂(333)的一端与旋转臂(332)背向底座(331)的一端铰接，所述修剪头(334)可旋转的安装在拐臂(333)背向旋转臂(332)的一端上。

7.根据权利要求6所述的远程果树修剪系统，其特征在于：所述底座(331)靠近旋转臂(332)的位置上固定有修剪摄像头(335)，所述修剪架(22)的顶端固定有环境摄像头(221)，修剪摄像头(335)和环境摄像头(221)组合构成摄像装置(4)，其中，修剪摄像头(335)具有拍摄模式和摄像模式，开始修剪前，修剪摄像头(335)开启拍摄模式，底座(331)带着修剪摄像头(335)沿着滑轨(321)移动绕果树一圈，同时拍摄果树图像后输出，修剪时，修剪摄像头(335)转换为摄像模式，实时拍摄后输出。

8.根据权利要求4所述的远程果树修剪系统，其特征在于：所述修剪车体(21)包括车体底座(211)和组合轮(212)，所述修剪架(22)固定在车体底座(211)的上侧面上，所述组合轮(212)固定在车体底座(211)的下侧面上，所述车体底座(211)的下侧面中间的位置上设有可伸缩的定位块(213)，所述修剪轨道(1)相对于每株果树位置上开设有供定位块(213)嵌入的定位槽，准备开始修剪时，定位块(213)嵌入到定位槽内，以对车体底座(211)进行定位。

9.根据权利要求7所述的远程果树修剪系统，其特征在于：所述修剪终端(2)对果树修剪的步骤如下：

步骤一，修剪环(32)先处于待修剪果树的上方，然后沿着修剪架(22)下移，以套在果树上，之后修剪底座(31)沿着滑轨(321)在修剪环(32)的内环壁上环绕一周，同时修剪摄像头(335)开启拍摄模式，对果树进行全景拍摄，拍摄果树图像后输出到控制中心(5)内；

步骤二，控制中心(5)对果树图像进行识别和分析，在果树图像上通过红圈标识出需要修剪的部位；

步骤三，修剪摄像头(335)开启摄像模式，实时传输影像至控制中心(5)，在控制中心(5)内与果树图像分屏显示，同时修剪机械手(33)实时接收控制中心(5)输出的修剪指令，对果树进行修剪。

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