CN112930909A - 一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置，包括车身组件、机械臂组件、视觉捕捉组件、修剪组件、粉碎组件和钻孔组件，所述车身组件底部与地面接触，机械臂组件底部和车身组件上部紧固连接，所述视觉捕捉组件安装在车身组件两侧，所述修剪组件安装在机械臂组件的顶端，所述粉碎组件安装在车身组件内部，粉碎组件顶部和修剪组件通过波纹管相连接，所述钻孔组件也安装在车身组件内部，钻孔组件顶部和粉碎组件底部相连接。机械臂组件在视觉捕捉组件控制下带动修剪组件对枝叶进行修剪，修建后的枝叶由粉碎组件打碎，再由钻孔组件埋入地下。

Description

一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置

技术领域

本发明涉及园林修剪技术领域，具体为一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置。

背景技术

本发明的目的随着社会发展，人们对绿化环境的需求度逐渐提高，而园林建设是绿化环境中不可或缺的一部分，园林中的树木为了美观经常需要对枝叶进行修剪，使园林中的各种树木有着优美的形状，传统的园林修剪多采用人工的方式进行修剪，但人工修剪相对效率较低且修剪后落下的残枝落叶又需要二次处理，提高了修剪成本，目前已有部分机械修剪装置的出现，但这些机械修剪装置往往操作复杂，需要有经验的操作人员来使用才能对园林进行修剪，并且很多修剪设备精确度较低，若操作失误易对树木造成过度修剪影响树木的健康生长。常规的修剪设备对于修剪后的枝叶往往没有有效的处理手段，需要清洁人员去清理地面，增加了清洁人员的工作量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置，包括车身组件、机械臂组件、视觉捕捉组件、修剪组件、粉碎组件和钻孔组件，所述车身组件底部与地面接触，机械臂组件底部和车身组件上部紧固连接，所述视觉捕捉组件安装在车身组件两侧，所述修剪组件安装在机械臂组件的顶端，所述粉碎组件安装在车身组件内部，粉碎组件顶部和修剪组件通过波纹管相连接，所述钻孔组件也安装在车身组件内部，钻孔组件顶部和粉碎组件底部相连接。车身部件带动整个园林修剪装置行驶到待修剪树木前方，视觉捕捉组件拍摄树木照片确定树木的种类，机械臂组件带动修剪组件对树木进行逐层修剪，每次修剪厚度维持在一公分，视觉捕捉组件对逐层修剪的树木持续拍照，并将该照片与模板照片对比，当树木当前照片与模板照片对比度超过设定值时停止修剪，树木修剪过程中的残枝飞叶被粉碎组件上的抽风机通过波纹管吸入到粉碎组件内部，通过粉碎组件的加工残枝飞叶被击碎成颗粒状，颗粒状残枝飞叶进入到钻孔组件中与泥土混合后重新注入地下作为植物的养分循环利用。本发明通过视觉捕捉技术极大程度提高了修剪装置的精确度，并对整个修剪过程实现了全自动化，不需要人工去熟悉设备并手动操作，同时本发明将修剪后的残枝飞叶当做肥料重新打入地下，实现了资源循环利用。

进一步的，车身组件包括车头、转动盘、转动齿轮、齿条、齿条安装块、导轨、滑块、液压缸和车身，所述车身底部的轮胎和地面接触，车身上表面和机械臂组件底部紧固连接，车身上表面一侧开有圆形转动槽，所述转动盘安装在车身的转动槽内，转动盘顶部和车头紧固连接，转动盘底部安装有转动齿轮，所述转动齿轮和齿条啮合，齿条非齿面一侧和齿条安装块紧固连接，所述齿条安装块未与齿条接触的一侧安装有滑块，所述滑块安装在导轨上，导轨远离滑块的一侧和车身内部的侧板紧固连接，所述齿条安装块侧边与液压缸的活动接头相连，液压缸底座和车身侧壁紧固连接。当修剪装置到达指定位置准备开始修剪时，液压缸活塞杆伸出带动齿条安装块下安装的滑块在导轨上滑动，齿条也随着齿条安装块移动，齿条的齿面与转动齿轮轮齿啮合，带动转动齿轮转动，转动齿轮带动转动盘转动，转动盘带动车头旋转°，当修剪完成时液压缸活塞杆收回，上述动作反向重复。这种可旋转式车头在车辆行走时车头向前，前方无阻挡物，工作时车头向后，可时刻观察修剪进度，保证了工作需要的同时又提升了行驶过程的安全性。

进一步的，机械臂组件包括滑台电机、转盘部件和摆臂部件，所述滑台电机底部和车身组件上表面紧固连接，所述转盘部件安装在滑台电机上部的滑台上，转盘部件顶部和摆臂部件紧固连接。滑台电机横向安装在车身组件上使得其上方的转盘组件可横向平移，转盘组件使得摆臂部件可自由旋转，在加上摆臂部件的多级摆臂连接设计使得整个机械臂组件有着极大的自由度，并且各个活动部件都采用伺服电机进行驱动，可保证机械臂组件能够按照各种不同的轨迹运动。修剪装置只需提前针对不同树木设定好修剪轨迹，工作时由视觉捕捉组件判定树木种类，选择相应的修剪轨迹就可实现机械臂组件的全自动化操作，传统的修剪装置往往需要人手动操作操纵杆来控制设备运行，这需要操作人员具有很高的熟练度，提高了员工的培训成本，而全自动化的操作模式完美的解决了这一问题。

进一步的，所述转盘部件包括固定盘、转动盘、转盘电机、主动齿轮、从动齿轮和转盘轴，所述固定盘底部和滑台电机上部滑台上表面紧固连接，固定盘上下面中心位置都开有轴承安装孔，轴承安装孔内均装有轴承，所述转盘轴穿过轴承并由轴肩和弹性卡簧进行轴向定位，从动齿轮以键连接方式安装在转盘轴上，所述主动齿轮以键连接方式安装在转盘电机输出轴上，转盘电机通过电机安装座和固定盘紧固连接，主动齿轮和从动齿轮啮合，所述转动盘和转盘轴紧固连接，转动盘上表面和摆臂部件底部紧固连接。转盘电机带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮带动转盘轴转动，转盘轴带动转动盘转动，转盘电机选用伺服电机，可以准确控制转动角度。转动盘和固定盘接触部分进行了表面打磨，降低了接触面的表面粗糙度，从而减小因转动而产生的摩擦。

进一步的，摆臂部件包括底座、一级臂、二级臂、三级臂、摆头、底座电机、一级摆臂电机、二级摆臂电机、三级摆臂电机，所述底座下表面和转盘部件上表面紧固连接，底座电机和底座紧固连接，底座电机输出轴和一级臂一侧紧固连接，所述一级臂远离底座电机输出轴的一侧和底座侧边转动连接，所述一级臂一侧固定有一级摆臂电机，一级摆臂电机输出轴和二级臂一侧紧固连接，一级臂另一侧和二级臂转动连接，所述二级臂一侧固定有二级摆臂电机，二级摆臂电机输出轴和三级臂一侧紧固连接，二级臂另一侧和三级臂转动连接，所述三级臂最前端安装有三级摆臂电机，所述摆头和三级摆臂电机输出轴紧固连接。底座电机、一级摆臂电机、二级摆臂电机都是控制摆臂部件在竖直平面内的上下和前后位置，三级摆臂电机控制的是摆头在水平平面内的左右摆动，水平面上的摆动配合竖直面上的位移运动可以使得摆头上安装的修剪组件和树木表面各加贴合，从而修剪弧度更加完整。

进一步的，视觉捕捉组件包括摄像头和固定支架，所述固定支架固定在车身组件两侧，所述摄像头安装在固定支架顶端。摄像头和固定支架分别有两组，两组摄像头位于车身组件两侧进行拍摄可以避开被机械臂组件阻挡的视野盲区，当车辆行驶到树木旁边时，摄像头可以通过车辆运行速度和连续拍摄的树木照片大小的变化幅度测算出摄像头和树木之间的距离，将距离数据传输给上位机，经过控制系统处理后会反馈给机械臂组件一个位移量，机械臂组件位移后到达初始工作位置。根据视觉捕捉组件识别出的树木种类，机械臂组件获得相应运动轨迹数据，机械臂组件按照轨迹对树木进行逐层修剪，摄像头对树木持续拍照，并将拍摄的照片与修剪后的该种类型树木的模板照片进行对比，当相似率超过设定值时表示修剪过程已经完成，车身组件再开到树木另一侧，重复上述步骤。视觉捕捉组件相比较于传统的人工操作降低了操作难度，同时提高了修剪装置的精确度。

进一步的，修剪组件包括外支撑圈、内支撑圈和切刀部件组成，所述外支撑圈尾部挡板和机械臂组件紧固连接，外支撑圈下方开有通风口，通风口通过波纹管和粉碎组件相连，所述内支撑圈位于外支撑圈内部，切刀部件若干个安装在外支撑圈和内支撑圈中间，所述切刀部件包括支撑板、同步带、主动同步带轮、从动同步带轮、切刀、主动链轮、从动链轮和切刀电机，所述切刀安装在同步带上，同步带通过主动同步带轮和从动同步带轮进行传动，主动同步带轮和从动同步带轮通过支撑轴安装在两块支撑板中间，所述主动同步带轮传动轴上安装有从动链轮，所述切刀电机也安装在支撑板上，切刀电机输出轴上安装有主动链轮，主动链轮和从动链轮通过链条传动。修剪组件工作时切刀电机带动同步带转动，同步带上安装的切刀随同步带高速移动，切刀以一定的斜角和枝条接触时将枝条截断，将切刀部件围成圆形可以保证各个方向生长的枝条都能和切刀刀刃部分相接触，从而保证了修剪的全面性，减少了枝条漏修剪的情况出现。修剪后的枝条被切刀带入内支撑圈，在波纹管中负压的吸力作用下被吸入粉碎组件内。

进一步的，粉碎组件包括机体外壳、进料通道、抽风机、旋转轴、三相异步电机、皮带、皮带轮、粉碎辊、摆锤、过滤网和V型出料口，所述机体外壳和车身组件底部紧固连接，进料通道安装在机体外壳上方，进料通道一侧安装有抽风机另一侧通过波纹管和修剪组件相连，所述旋转轴横向穿过机体外壳，旋转轴两端通过轴承支撑座安装在机体外壳上，所述皮带轮安装在旋转轴一端，皮带轮通过皮带与三相异步电机上的输出轮传动连接，所述三相异步电机底部与车身组件底侧紧固连接，所述旋转轴位于机体外壳内侧部分还安装有粉碎辊，粉碎辊上安装有摆锤，所述过滤网安装在粉碎辊下侧，过滤网侧边与机体外壳紧固连接，所述V型出料口安装在过滤网下方，V型出料口上侧与机体外壳底部一体式连接。残枝飞叶被抽风机从波纹管中吸入到进料通道，在重力作用下残枝飞叶落到粉碎辊上，三相异步电机通过带传动带动粉碎辊高速转动，高速转动过程中粉碎辊上安装的摆锤不断锤击残枝，被锤碎的残枝和飞叶在粉碎辊上被研磨成颗粒状，小于过滤网网孔直径的颗粒通过过滤网下的V型出料口落入钻孔组件内，大于过滤网网孔直径的继续在粉碎组件内研磨。本发明通过抽风机在修剪过程中同步对修剪的残枝飞叶进行收集，降低了清洁人员的工作量。

进一步的，钻孔组件包括外框架、取土器、第一液压缸、第二液压缸、活塞块、升降电机、升降齿轮、升降齿条，所述外框架内部有内腔体和外腔体，所述外腔体顶部开有圆形孔，圆形孔通过波纹管和V型出料口底部相连接，所述内腔体顶部安装有第一液压缸，第一液压缸活动接头固定在取土器上，所述取土器内部安装有第二液压缸，第二液压缸活动接头上安装有活塞块，所述活塞块和取土器内壁贴合，所述外框架竖直方向有三侧侧壁和车身组件上的导向槽贴合，未与导向槽贴合的侧壁上安装有升降齿条，所述升降电机安装在车身组件底部，升降电机输出轴上安装有升降齿轮，所述升降齿轮与升降齿条啮合。经过粉碎组件处理后的残枝颗粒物从波纹管中进入外腔体，外腔体底部封板上设有出料口，修剪装置工作时该出料口处于封闭状态，当修剪完成时，残枝颗粒物被暂存在外腔体内，此时升降电机驱动升降齿轮转动，外框架在升降齿条带动下下移，外框架底面与体面贴合，第一液压缸伸出，取土器下压钻入土壤内，第一液压缸缩回，由于取土器为倒锥型，下端开口比上端直径小，土壤无法自行下落，土壤便随取土器上移进入内腔体，此时外腔体底部出料口打开，残枝颗粒物落入取土器打出的洞内，当设定时间到达时出料口自动关闭，此时第二液压缸伸出，推动活塞块下压，取土器内的土壤被压回洞内，盖住残枝颗粒物，以上步骤多次重复将残枝颗粒物分别埋入修剪树木四周土壤内，这一设计实现了资源的可循环利用。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过视觉捕捉组件实现了修剪过程的全自动化并且提高了修剪精度，同时本发明还通过粉碎组件和钻孔组件将修剪后的枝叶打碎埋入地下当作肥料使用，达到了资源的可循环利用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的车身组件结构示意图；

图3是本发明的机械臂组件右视图；

图4是本发明的机械臂组件主视图；

图5是本发明的修剪组件结构示意图；

图6是本发明的切刀部件主视图；

图7是本发明的粉碎组件剖面视图；

图8是本发明的钻孔组件剖面视图；

图中：1-车身组件、11-车头、12-转动盘、13-转动齿轮、14-齿条、15-齿条安装块、16-导轨、17-滑块、18-液压缸、19-车身、2-机械臂组件、21-滑台电机、22-转盘部件、221-固定盘、222-转动盘、223-转盘电机、224-主动齿轮、225-从动齿轮、226-转盘轴、23-摆臂部件、231-底座、232-一级臂、233-二级臂、234-三级臂、235-摆头、236-底座电机、237-一级摆臂电机、238-二级摆臂电机、239-三级摆臂电机、3-视觉捕捉组件、31-摄像头、32-固定支架、4-修剪组件、41-外支撑圈、42-内支撑圈、43-切刀部件、431-支撑板、432-同步带、433-主动同步带轮、434-从动同步带轮、435-切刀、436-主动链轮、437-从动链轮、438-切刀电机、5-粉碎组件、51-机体外壳、52-进料通道、53-抽风机、54-旋转轴、55-三相异步电机、56-皮带、57-皮带轮、58-粉碎辊、59-摆锤、510-过滤网、511-V型出料口、6-钻孔组件、61-外框架、611-内腔体、612-外腔体、62-取土器、63-第一液压缸、64-第二液压缸、65-活塞块、66-升降电机、67-升降齿轮、68-升降齿条。

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。

请参阅图1-8，本发明提供技术方案：

如图1所示，一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置，包括车身组件1、机械臂组件2、视觉捕捉组件3、修剪组件4、粉碎组件5和钻孔组件6，所述车身组件1底部与地面接触，机械臂组件2底部和车身组件1上部紧固连接，所述视觉捕捉组件3安装在车身组件1两侧，所述修剪组件4安装在机械臂组件2的顶端，所述粉碎组件5安装在车身组件1内部，粉碎组件5顶部和修剪组件4通过波纹管相连接，所述钻孔组件6也安装在车身组件1内部，钻孔组件6顶部和粉碎组件5底部相连接。车身部件1带动整个园林修剪装置行驶到待修剪树木前方，视觉捕捉组件3拍摄树木照片确定树木的种类，机械臂组件2带动修剪组件4对树木进行逐层修剪，每次修剪厚度维持在一公分，视觉捕捉组件3对逐层修剪的树木持续拍照，并将该照片与模板照片对比，当树木当前照片与模板照片对比度超过设定值时停止修剪，树木修剪过程中的残枝飞叶被粉碎组件5上的抽风机通过波纹管吸入到粉碎组件5内部，通过粉碎组件5的加工残枝飞叶被击碎成颗粒状，颗粒状残枝飞叶进入到钻孔组件6中与泥土混合后重新注入地下作为植物的养分循环利用。本发明通过视觉捕捉技术3极大程度提高了修剪装置的精确度，并对整个修剪过程实现了全自动化，不需要人工去熟悉设备并手动操作，同时本发明将修剪后的残枝飞叶当做肥料重新打入地下，实现了资源循环利用。

如图1、2所示，车身组件1包括车头11、转动盘12、转动齿轮13、齿条14、齿条安装块15、导轨16、滑块17、液压缸18和车身19，所述车身19底部的轮胎和地面接触，车身19上表面和机械臂组件2底部紧固连接，车身19上表面一侧开有圆形转动槽，所述转动盘12安装在车身19的转动槽内，转动盘12顶部和车头11紧固连接，转动盘12底部安装有转动齿轮13，所述转动齿轮13和齿条14啮合，齿条14非齿面一侧和齿条安装块15紧固连接，所述齿条安装块15未与齿条接触的一侧安装有滑块17，所述滑块17安装在导轨16上，导轨16远离滑块17的一侧和车身19内部的侧板紧固连接，所述齿条安装块15侧边与液压缸18的活动接头相连，液压缸18底座和车身19侧壁紧固连接。当修剪装置到达指定位置准备开始修剪时，液压缸18活塞杆伸出带动齿条安装块15下安装的滑块17在导轨16上滑动，齿条14也随着齿条安装块15移动，齿条14的齿面与转动齿轮13轮齿啮合，带动转动齿轮13转动，转动齿轮13带动转动盘12转动，转动盘12带动车头11旋转180°，当修剪完成时液压缸18活塞杆收回，上述动作反向重复。这种可旋转式车头在车辆行走时车头11向前，前方无阻挡物，工作时车头11向后，可时刻观察修剪进度，保证了工作需要的同时又提升了行驶过程的安全性。

如图3、4所示，机械臂组件2包括滑台电机21、转盘部件22和摆臂部件23，所述滑台电机21底部和车身组件1上表面紧固连接，所述转盘部件22安装在滑台电机21上部的滑台上，转盘部件22顶部和摆臂部件23紧固连接。滑台电机21横向安装在车身组件1上使得其上方的转盘组件22可横向平移，转盘组件22使得摆臂部件23可自由旋转，在加上摆臂部件23的多级摆臂连接设计使得整个机械臂组件2有着极大的自由度，并且各个活动部件都采用伺服电机进行驱动，可保证机械臂组件2能够按照各种不同的轨迹运动。修剪装置只需提前针对不同树木设定好修剪轨迹，工作时由视觉捕捉组件3判定树木种类，选择相应的修剪轨迹就可实现机械臂组件2的全自动化操作，传统的修剪装置往往需要人手动操作操纵杆来控制设备运行，这需要操作人员具有很高的熟练度，提高了员工的培训成本，而全自动化的操作模式完美的解决了这一问题。

如图3、4所示，所述转盘部件22包括固定盘221、转动盘222、转盘电机223、主动齿轮224、从动齿轮225和转盘轴226，所述固定盘221底部和滑台电机21上部滑台上表面紧固连接，固定盘221上下面中心位置都开有轴承安装孔，轴承安装孔内均装有轴承，所述转盘轴226穿过轴承并由轴肩和弹性卡簧进行轴向定位，从动齿轮225以键连接方式安装在转盘轴226上，所述主动齿轮224以键连接方式安装在转盘电机223输出轴上，转盘电机223通过电机安装座和固定盘221紧固连接，主动齿轮224和从动齿轮225啮合，所述转动盘222和转盘轴226紧固连接，转动盘222上表面和摆臂部件23底部紧固连接。转盘电机223带动主动齿轮224旋转，主动齿轮224带动从动齿轮225转动，从动齿轮225带动转盘轴226转动，转盘轴226带动转动盘222转动，转盘电机223选用伺服电机，可以准确控制转动角度。转动盘222和固定盘221接触部分进行了表面打磨，降低了接触面的表面粗糙度，从而减小因转动而产生的摩擦。

如图3、4所示，摆臂部件23包括底座231、一级臂232、二级臂233、三级臂234、摆头235、底座电机236、一级摆臂电机237、二级摆臂电机238、三级摆臂电机239，所述底座231下表面和转盘部件22上表面紧固连接，底座电机236和底座231紧固连接，底座电机236输出轴和一级臂232一侧紧固连接，所述一级臂232远离底座电机236输出轴的一侧和底座231侧边转动连接，所述一级臂232一侧固定有一级摆臂电机237，一级摆臂电机237输出轴和二级臂233一侧紧固连接，一级臂232另一侧和二级臂233转动连接，所述二级臂233一侧固定有二级摆臂电机238，二级摆臂电机238输出轴和三级臂234一侧紧固连接，二级臂233另一侧和三级臂234转动连接，所述三级臂234最前端安装有三级摆臂电机239，所述摆头235和三级摆臂电机239输出轴紧固连接。底座电机236、一级摆臂电机237、二级摆臂电机238都是控制摆臂部件23在竖直平面内的上下和前后位置，三级摆臂电机239控制的是摆头235在水平平面内的左右摆动，水平面上的摆动配合竖直面上的位移运动可以使得摆头235上安装的修剪组件4和树木表面各加贴合，从而修剪弧度更加完整。

如图1所示，视觉捕捉组件3包括摄像头31和固定支架32，所述固定支架32固定在车身组件1两侧，所述摄像头31安装在固定支架32顶端。摄像头31和固定支架32分别有两组，两组摄像头31位于车身组件1两侧进行拍摄可以避开被机械臂组件2阻挡的视野盲区，当车辆行驶到树木旁边时，摄像头31可以通过车辆运行速度和连续拍摄的树木照片大小的变化幅度测算出摄像头31和树木之间的距离，将距离数据传输给上位机，经过控制系统处理后会反馈给机械臂组件2一个位移量，机械臂组件2位移后到达初始工作位置。根据视觉捕捉组件3识别出的树木种类，机械臂组件2获得相应运动轨迹数据，机械臂组件2按照轨迹对树木进行逐层修剪，摄像头31对树木持续拍照，并将拍摄的照片与修剪后的该种类型树木的模板照片进行对比，当相似率超过设定值时表示修剪过程已经完成，车身组件1再开到树木另一侧，重复上述步骤。视觉捕捉组件3相比较于传统的人工操作降低了操作难度，同时提高了修剪装置的精确度。

如图5、6所示，修剪组件4包括外支撑圈41、内支撑圈42和切刀部件43组成，所述外支撑圈41尾部挡板和机械臂组件2紧固连接，外支撑圈41下方开有通风口，通风口通过波纹管和粉碎组件5相连，所述内支撑圈42位于外支撑圈41内部，切刀部件43若干个安装在外支撑圈41和内支撑圈42中间，所述切刀部件43包括支撑板431、同步带432、主动同步带轮433、从动同步带轮434、切刀435、主动链轮436、从动链轮437和切刀电机438，所述切刀435安装在同步带432上，同步带432通过主动同步带轮433和从动同步带轮434进行传动，主动同步带轮433和从动同步带轮434通过支撑轴安装在两块支撑板431中间，所述主动同步带轮433传动轴上安装有从动链轮437，所述切刀电机438也安装在支撑板431上，切刀电机438输出轴上安装有主动链轮436，主动链轮436和从动链轮437通过链条传动。修剪组件4工作时切刀电机438带动同步带432转动，同步带432上安装的切刀435随同步带432高速移动，切刀435以一定的斜角和枝条接触时将枝条截断，将切刀部件43围成圆形可以保证各个方向生长的枝条都能和切刀435刀刃部分相接触，从而保证了修剪的全面性，减少了枝条漏修剪的情况出现。修剪后的枝条被切刀435带入内支撑圈42，在波纹管中负压的吸力作用下被吸入粉碎组件5内。

如图7所示，粉碎组件5包括机体外壳51、进料通道52、抽风机53、旋转轴54、三相异步电机55、皮带56、皮带轮57、粉碎辊58、摆锤59、过滤网510和V型出料口511，所述机体外壳51和车身组件1底部紧固连接，进料通道52安装在机体外壳51上方，进料通道52一侧安装有抽风机53另一侧通过波纹管和修剪组件4相连，所述旋转轴54横向穿过机体外壳51，旋转轴54两端通过轴承支撑座安装在机体外壳51上，所述皮带轮57安装在旋转轴54一端，皮带轮57通过皮带56与三相异步电机55上的输出轮传动连接，所述三相异步电机55底部与车身组件1底侧紧固连接，所述旋转轴54位于机体外壳51内侧部分还安装有粉碎辊58，粉碎辊58上安装有摆锤59，所述过滤网510安装在粉碎辊58下侧，过滤网510侧边与机体外壳51紧固连接，所述V型出料口511安装在过滤网510下方，V型出料口511上侧与机体外壳51底部一体式连接。残枝飞叶被抽风机53从波纹管中吸入到进料通道52，在重力作用下残枝飞叶落到粉碎辊58上，三相异步电机55通过带传动带动粉碎辊58高速转动，高速转动过程中粉碎辊58上安装的摆锤59不断锤击残枝，被锤碎的残枝和飞叶在粉碎辊58上被研磨成颗粒状，小于过滤网510网孔直径的颗粒通过过滤网59下的V型出料口511落入钻孔组件6内，大于过滤网510网孔直径的继续在粉碎组件5内研磨。本发明通过抽风机53在修剪过程中同步对修剪的残枝飞叶进行收集，降低了清洁人员的工作量。

如图8所示，钻孔组件6包括外框架61、取土器62、第一液压缸63、第二液压缸64、活塞块65、升降电机66、升降齿轮67、升降齿条68，所述外框架内部有内腔体611和外腔体612，所述外腔体612顶部开有圆形孔，圆形孔通过波纹管和V型出料口511底部相连接，所述内腔体611顶部安装有第一液压缸63，第一液压缸63活动接头固定在取土器62上，所述取土器62内部安装有第二液压缸64，第二液压缸64活动接头上安装有活塞块65，所述活塞块65和取土器62内壁贴合，所述外框架61竖直方向有三侧侧壁和车身组件1上的导向槽贴合，未与导向槽贴合的侧壁上安装有升降齿条68，所述升降电机66安装在车身组件1底部，升降电机66输出轴上安装有升降齿轮67，所述升降齿轮67与升降齿条68啮合。经过粉碎组件5处理后的残枝颗粒物从波纹管中进入外腔体612，外腔体612底部封板上设有出料口，修剪装置工作时该出料口处于封闭状态，当修剪完成时，残枝颗粒物被暂存在外腔体612内，此时升降电机66驱动升降齿轮67转动，外框架61在升降齿条68带动下下移，外框架61底面与体面贴合，第一液压缸63伸出，取土器62下压钻入土壤内，第一液压缸63缩回，由于取土器62为倒锥型，下端开口比上端直径小，土壤无法自行下落，土壤便随取土器62上移进入内腔体611，此时外腔体612底部出料口打开，残枝颗粒物落入取土器62打出的洞内，当设定时间到达时出料口自动关闭，此时第二液压缸64伸出，推动活塞块65下压，取土器62内的土壤被压回洞内，盖住残枝颗粒物，以上步骤多次重复将残枝颗粒物分别埋入修剪树木四周土壤内，这一设计实现了资源的可循环利用。

本发明的工作原理：车身组件1到达待修剪树木前，摄像头31通过车辆运行速度和连续拍摄的树木照片大小的变化幅度测算出摄像头31和树木之间的距离，将距离数据传输给上位机，经过控制系统处理后会反馈给机械臂组件2一个位移量，机械臂组件2位移后到达初始工作位置。根据视觉捕捉组件3识别出的树木种类，机械臂组件2获得相应运动轨迹数据，机械臂组件2按照轨迹对树木进行逐层修剪，摄像头31对树木持续拍照，并将拍摄的照片与修剪后的该种类型树木的模板照片进行对比，当相似率超过设定值时表示修剪过程已经完成，修剪后的枝叶通过波纹管进入粉碎组件5，粉碎后再通过钻孔组件6埋入地下。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置，其特征在于：所述修剪装置包括车身组件(1)、机械臂组件(2)、视觉捕捉组件(3)、修剪组件(4)、粉碎组件(5)和钻孔组件(6)，所述车身组件(1)底部与地面接触，机械臂组件(2)底部和车身组件(1)上部紧固连接，所述视觉捕捉组件(3)安装在车身组件(1)两侧，所述修剪组件(4)安装在机械臂组件(2)的顶端，所述粉碎组件(5)安装在车身组件(1)内部，粉碎组件(5)顶部和修剪组件(4)通过波纹管相连接，所述钻孔组件(6)也安装在车身组件(1)内部，钻孔组件(6)顶部和粉碎组件(5)底部相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置，其特征在于：所述车身组件(1)包括车头(11)、转动盘(12)、转动齿轮(13)、齿条(14)、齿条安装块(15)、导轨(16)、滑块(17)、液压缸(18)和车身(19)，所述车身(19)底部的轮胎和地面接触，车身(19)上表面和机械臂组件(2)底部紧固连接，车身(19)上表面一侧开有圆形转动槽，所述转动盘(12)安装在车身(19)的转动槽内，转动盘(12)顶部和车头(11)紧固连接，转动盘(12)底部安装有转动齿轮(13)，所述转动齿轮(13)和齿条(14)啮合，齿条(14)非齿面一侧和齿条安装块(15)紧固连接，所述齿条安装块(15)未与齿条接触的一侧安装有滑块(17)，所述滑块(17)安装在导轨(16)上，导轨(16)远离滑块(17)的一侧和车身(19)内部的侧板紧固连接，所述齿条安装块(15)侧边与液压缸(18)的活动接头相连，液压缸(18)底座和车身(19)侧壁紧固连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置，其特征在于：所述机械臂组件(2)包括滑台电机(21)、转盘部件(22)和摆臂部件(23)，所述滑台电机(21)底部和车身组件(1)上表面紧固连接，所述转盘部件(22)安装在滑台电机(21)上部的滑台上，转盘部件(22)顶部和摆臂部件(23)紧固连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置，其特征在于：所述转盘部件(22)包括固定盘(221)、转动盘(222)、转盘电机(223)、主动齿轮(224)、从动齿轮(225)和转盘轴(226)，所述固定盘(221)底部和滑台电机(21)上部滑台上表面紧固连接，固定盘(221)上下面中心位置都开有轴承安装孔，轴承安装孔内均装有轴承，所述转盘轴(226)穿过轴承并由轴肩和弹性卡簧进行轴向定位，从动齿轮(225)以键连接方式安装在转盘轴(226)上，所述主动齿轮(224)以键连接方式安装在转盘电机(223)输出轴上，转盘电机(223)通过电机安装座和固定盘(221)紧固连接，主动齿轮(224)和从动齿轮(225)啮合，所述转动盘(222)和转盘轴(226)紧固连接，转动盘(222)上表面和摆臂部件(23)底部紧固连接。

5.根据权利要求3所述的一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置，其特征在于：所述摆臂部件(23)包括底座(231)、一级臂(232)、二级臂(233)、三级臂(234)、摆头(235)、底座电机(236)、一级摆臂电机(237)、二级摆臂电机(238)、三级摆臂电机(239)，所述底座(231)下表面和转盘部件(22)上表面紧固连接，底座电机(236)和底座(231)紧固连接，底座电机(236)输出轴和一级臂(232)一侧紧固连接，所述一级臂(232)远离底座电机(236)输出轴的一侧和底座(231)侧边转动连接，所述一级臂(232)一侧固定有一级摆臂电机(237)，一级摆臂电机(237)输出轴和二级臂(233)一侧紧固连接，一级臂(232)另一侧和二级臂(233)转动连接，所述二级臂(233)一侧固定有二级摆臂电机(238)，二级摆臂电机(238)输出轴和三级臂(234)一侧紧固连接，二级臂(233)另一侧和三级臂(234)转动连接，所述三级臂(234)最前端安装有三级摆臂电机(239)，所述摆头(235)和三级摆臂电机(239)输出轴紧固连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置，其特征在于：所述视觉捕捉组件(3)包括摄像头(31)和固定支架(32)，所述固定支架(32)固定在车身组件(1)两侧，所述摄像头(31)安装在固定支架(32)顶端。

7.根据权利要求1所述的一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置，其特征在于：所述修剪组件(4)包括外支撑圈(41)、内支撑圈(42)和切刀部件(43)组成，所述外支撑圈(41)尾部挡板和机械臂组件(2)紧固连接，外支撑圈(41)下方开有通风口，通风口通过波纹管和粉碎组件(5)相连，所述内支撑圈(42)位于外支撑圈(41)内部，切刀部件(43)若干个安装在外支撑圈(41)和内支撑圈(42)中间，所述切刀部件(43)包括支撑板(431)、同步带(432)、主动同步带轮(433)、从动同步带轮(434)、切刀(435)、主动链轮(436)、从动链轮(437)和切刀电机(438)，所述切刀(435)安装在同步带(432)上，同步带(432)通过主动同步带轮(433)和从动同步带轮(434)进行传动，主动同步带轮(433)和从动同步带轮(434)通过支撑轴安装在两块支撑板(431)中间，所述主动同步带轮(433)传动轴上安装有从动链轮(437)，所述切刀电机(438)也安装在支撑板(431)上，切刀电机(438)输出轴上安装有主动链轮(436)，主动链轮(436)和从动链轮(437)通过链条传动。

8.根据权利要求1所述的一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置，其特征在于：所述粉碎组件(5)包括机体外壳(51)、进料通道(52)、抽风机(53)、旋转轴(54)、三相异步电机(55)、皮带(56)、皮带轮(57)、粉碎辊(58)、摆锤(59)、过滤网(510)和V型出料口(511)，所述机体外壳(51)和车身组件(1)底部紧固连接，进料通道(52)安装在机体外壳(51)上方，进料通道(52)一侧安装有抽风机(53)另一侧通过波纹管和修剪组件(4)相连，所述旋转轴(54)横向穿过机体外壳(51)，旋转轴(54)两端通过轴承支撑座安装在机体外壳(51)上，所述皮带轮(57)安装在旋转轴(54)一端，皮带轮(57)通过皮带(56)与三相异步电机(55)上的输出轮传动连接，所述三相异步电机(55)底部与车身组件(1)底侧紧固连接，所述旋转轴(54)位于机体外壳(51)内侧部分还安装有粉碎辊(58)，粉碎辊(58)上安装有摆锤(59)，所述过滤网(510)安装在粉碎辊(58)下侧，过滤网(510)侧边与机体外壳(51)紧固连接，所述V型出料口(511)安装在过滤网(510)下方，V型出料口(511)上侧与机体外壳(51)底部一体式连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于动态视觉捕捉的园林修剪装置，其特征在于：所述钻孔组件(6)包括外框架(61)、取土器(62)、第一液压缸(63)、第二液压缸(64)、活塞块(65)、升降电机(66)、升降齿轮(67)、升降齿条(68)，所述外框架内部有内腔体(611)和外腔体(612)，所述外腔体(612)顶部开有圆形孔，圆形孔通过波纹管和V型出料口(511)底部相连接，所述内腔体(611)顶部安装有第一液压缸(63)，第一液压缸(63)活动接头固定在取土器(62)上，所述取土器(62)内部安装有第二液压缸(64)，第二液压缸(64)活动接头上安装有活塞块(65)，所述活塞块(65)和取土器(62)内壁贴合，所述外框架(61)竖直方向有三侧侧壁和车身组件(1)上的导向槽贴合，未与导向槽贴合的侧壁上安装有升降齿条(68)，所述升降电机(66)安装在车身组件(1)底部，升降电机(66)输出轴上安装有升降齿轮(67)，所述升降齿轮(67)与升降齿条(68)啮合。

Images