CN113596310B - 一种观察甘蔗开花及采集数据的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种观察甘蔗开花及采集数据的装置，包括：拍摄机构，程控机构，光伏机构和行走机构；行走机构与光伏机构电性连接；拍摄机构分别与光伏机构和程控机构电性连接；程控机构信息交互有远程服务器；行走机构包括行走机壳和横隔板；横隔板设置于行走机壳内腔中部；程控机构固定安装于横隔板顶面；光伏机构固定安装于行走机壳的顶面；行走机壳底面设置有行走模组；行走模组分别与光伏机构和程控机构电性连接；拍摄机构包括拍摄模组和固定板；固定板两端铰接有调整模组；拍摄模组与调整模组固定连接；固定板与行走机壳顶面一侧固定连接；本发明能够实现大幅降低时间成本，并消除了现有观察技术中不全面不清晰的弊端。
Description
技术领域
本发明涉及实验设备技术领域，特别是涉及一种观察甘蔗开花及采集数据的装置。
背景技术
甘蔗是温带和热带农作物，是制造蔗糖的原料，且可提炼乙醇作为能源替代品。全世界有一百多个国家出产甘蔗。甘蔗中含有丰富的糖分、水分，还含有对人体新陈代谢非常有益的各种维生素、脂肪、蛋白质、有机酸、钙、铁等物质，主要用于制糖，表皮一般为紫色和绿色两种常见颜色，也有红色和褐色，但比较少见。
甘蔗的种植对我国具有重要的经济意义，对甘蔗的研究也就需要重点进行投入，目前，甘蔗新品种的培育需要进行甘蔗杂交，这就需要科研人员前往甘蔗地(亲本圃)进行实地观察、采样，如观察甘蔗开花，并对花穗进行观察，采样。但是，甘蔗杂交地和亲本圃一般都光照和温度提交较好的海南等地，离科研单位较远，有些甚至跨省，所以对于要实地观察研究甘蔗开花试验来说，时间成本非常的高，为方便观察甘蔗开花且大幅降低时间成本，并消除现有观察技术中不全面不清晰的弊端，所以，有必要开发一种观察甘蔗开花及采集数据的装置以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种观察甘蔗开花及采集数据的装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现大幅降低时间成本，并消除了现有观察技术中不全面不清晰的弊端。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种观察甘蔗开花及采集数据的装置，包括：拍摄机构，程控机构，光伏机构和行走机构；所述行走机构与所述光伏机构电性连接；所述拍摄机构分别与所述光伏机构和所述程控机构电性连接；所述程控机构信息交互有远程服务器；
所述行走机构包括行走机壳和横隔板；所述横隔板设置于所述行走机壳内腔中部；所述程控机构固定安装于所述横隔板顶面；所述光伏机构固定安装于所述行走机壳的顶面；所述行走机壳底面设置有行走模组；所述行走模组分别与所述光伏机构和所述程控机构电性连接；
所述拍摄机构包括拍摄模组和固定板；所述固定板两端铰接有调整模组；所述拍摄模组与所述调整模组固定连接；所述固定板与所述行走机壳顶面一侧固定连接；所述拍摄模组分别与所述光伏机构和所述程控机构电性连接；所述调整模组分别与所述光伏机构和所述程控机构电性连接。
优选的，所述调整模组包括伸缩电机；所述伸缩电机顶部分别铰接有两根支杆；两根所述支杆一端分别与所述固定板两端铰接，另一端分别固接有弧形的排板；两个所述排板的相对一端端面相互贴合；所述排板靠近行走机壳的侧面固接有所述拍摄模组；所述伸缩电机分别与所述光伏机构和所述程控机构电性连接。
优选的，所述拍摄模组包括固定筒；所述固定筒底端与所述排板靠近行走机壳的侧面固接，所述固定筒顶面固接并连通有拍摄球壳；所述拍摄球壳中部水平固接有若干摄像头；所述固定筒和所述拍摄球壳均沿其轴线均分为两部分；每一部分所述固定筒和相对应的每一部分所述拍摄球壳固接并连通，且每一部分所述固定筒与相对应的所述排板固定连接；所述拍摄球壳远离所述行走机壳的外侧面还固接有寻路镜头；所述寻路镜头分别与所述光伏机构和所述程控机构电性连接；所述摄像头分别与所述光伏机构和所述程控机构电性连接。
优选的，所述行走模组包括两个所述定滚轮和驱动单元；所述行走机壳底面关于其轴线对称开设有铰接槽；两个所述定滚轮分别与所述铰接槽铰接；所述驱动单元固接于所述行走机壳底面远离所述定滚轮的一侧；所述驱动单元分别与所述光伏机构和所述程控机构电性连接。
优选的，所述驱动单元包括第一架板和第二架板；所述第一架板和第二架板之间固接有若干支撑柱；所述第一架板顶面固定安装有旋转电机；所述旋转电机传动连接有贯穿并分别与所述第一架板顶面和第二架板底面转动连接的驱动轴；所述驱动轴圆周侧面固接有第一齿轮；所述第一齿轮啮合有第二齿轮；所述第二齿轮底面固接有驱动组件；所述第一齿轮和所述第二齿轮分别设置于所述第一架板和所述第二架板之间；所述旋转电机分别与所述光伏机构和所述程控机构电性连接；所述驱动组件分别与所述光伏机构和所述程控机构电性连接。
优选的，所述驱动组件包括转动轴；所述转动轴顶端与所述第二齿轮中心固接，且所述转动轴顶端与所述第二架板转动连接；所述转动轴底面贯穿并固接有连接板；所述转动轴为中空结构；所述转动轴内腔固定安装有驱动电机；所述驱动电机输出轴传动连接有第一锥齿轮；所述第一锥齿轮啮合有第二锥齿轮；所述第二锥齿轮水平通过传动轴转动连接有第一支撑板；所述传动轴一端贯穿所述第一支撑板侧面并固接有第三齿轮；所述第三齿轮啮合有第四齿轮；所述第四齿轮中心固接有连接轴，所述连接轴中部固接有驱动轮，所述连接轴一端转动连接有第二支撑板；所述第一支撑板顶面和所述第二支撑板顶面分别与所述连接板底面固定连接；所述驱动电机分别与所述光伏机构和所述程控机构电性连接。
优选的，所述光伏机构包括光伏板；所述光伏板固定安装于所述行走机壳顶面，所述光伏板电性连接有储能电池；所述储能电池分别与所述伸缩电机，所述旋转电机，所述驱动电机，所述寻路镜头和所述摄像头电性连接；所述储能电池固定安装于所述横隔板顶面。
优选的，所述程控机构包括PLC控制器和与所述PLC控制器电性连接的通讯模块；所述通讯模块与远程服务器信息交互；所述PLC控制器分别与所述伸缩电机，所述旋转电机，所述驱动电机电性连接，所述通讯模块分别与所述寻路镜头和所述摄像头电性连接。
优选的，所述行走机壳为纺锤形结构；所述定滚轮和所述驱动单元沿所述行走机壳的两尖端的连线方向进行设置。
优选的，所述驱动单元远离所述寻路镜头设置。
本发明公开了以下技术效果：
本发明利用当前的先进的通讯网络的覆盖，实现了在线对甘蔗花的观察和数据的收集，实现大幅降低时间成本，并消除了现有观察技术中不全面不清晰的弊端。
本发明增加了光伏机构，利用太阳能为本发明提供能源，提高了本发明的长久的续航能力，并提高了数据收集的效率。
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明主视结构示意图。
图2为拍摄机构侧视结构示意图。
图3为A-A剖视结构示意图。
图4为驱动组件侧视结构示意图。
图5为实施例1主视结构示意图。
其中，拍摄机构-1，固定板-11，固定筒-12，拍摄球壳-13，摄像头-14，寻路镜头-15，伸缩电机-16，支杆-17，排板-18，程控机构-2，光伏机构-3，光伏板-31，储能电池-32，行走机构-4，行走机壳-41，横隔板-42，定滚轮-43，第一架板-44，第二架板-45，支撑柱-46，旋转电机-47，第一齿轮-48a，第二齿轮-48b，第一锥齿轮-48c，第二锥齿轮-48d，第三齿轮-48e，第四齿轮-48f，驱动电机-49，驱动轮-5。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种观察甘蔗开花及采集数据的装置，包括：拍摄机构1，程控机构2，光伏机构3和行走机构4；行走机构4与光伏机构3电性连接；拍摄机构1分别与光伏机构3和程控机构2电性连接；程控机构2信息交互有远程服务器(附图未表示)；
行走机构4包括行走机壳41和横隔板42；横隔板42设置于行走机壳41内腔中部；程控机构2固定安装于横隔板42顶面；光伏机构3固定安装于行走机壳41的顶面；行走机壳41底面设置有行走模组；行走模组分别与光伏机构3和程控机构2电性连接；
拍摄机构1包括拍摄模组和固定板11；固定板11两端铰接有调整模组；拍摄模组与调整模组固定连接；固定板11与行走机壳41顶面一侧固定连接；拍摄模组分别与光伏机构3和程控机构2电性连接；调整模组分别与光伏机构3和程控机构2电性连接。
进一步的，行走机壳41内腔底面固接有配重块(附图未表示)，降低了本发明的重心，提高了本发明的行走的稳定性。
进一步的优化方案，调整模组包括伸缩电机16；伸缩电机16顶部分别铰接有两根支杆17；两根支杆17一端分别与固定板11两端铰接，另一端分别固接有弧形的排板18；两个排板18的相对一端端面相互贴合；排板18靠近行走机壳41的侧面固接有拍摄模组；伸缩电机16分别与光伏机构3和程控机构2电性连接。
进一步的，弧形的排板18的拱形朝向远离行走机壳41的方向设置，能够在本发明移动的过程中，将较为密集的甘蔗向两侧排开，避免阻挡本发明的移动。
进一步的优化方案，拍摄模组包括固定筒12；固定筒12底端与排板18靠近行走机壳41的侧面固接，固定筒12顶面固接并连通有拍摄球壳13；拍摄球壳13中部水平固接有若干摄像头14；固定筒12和拍摄球壳13均沿其轴线均分为两部分；每一部分固定筒12和相对应的每一部分拍摄球壳13固接并连通，且每一部分固定筒12与相对应的排板18固定连接；拍摄球壳13远离行走机壳41的外侧面还固接有寻路镜头15；寻路镜头15分别与光伏机构3和程控机构2电性连接；摄像头14分别与光伏机构3和程控机构2电性连接。
进一步的，若干摄像头14联合组成了一个全景的摄像模组，能够为远程操控人员提供甘蔗花的360°全景的视频或图像；
进一步的，摄像头14为VR摄像头，进一步提供更加真实的图像。
进一步的，固定筒12为中空的管状结构，拍摄球壳13为中空的球形结构。
进一步的优化方案，行走模组包括两个定滚轮43和驱动单元；行走机壳41底面关于其轴线对称开设有铰接槽；两个定滚轮43分别与铰接槽铰接；驱动单元固接于行走机壳41底面远离定滚轮43的一侧；驱动单元分别与光伏机构3和程控机构2电性连接。
进一步的，拍摄球壳13设置于定滚轮43的行进方向上，实现了利用拍摄模组给予远程控制人员良好的视野，便利的数据的收集。
进一步的优化方案，驱动单元包括第一架板44和第二架板45；第一架板44和第二架板45之间固接有若干支撑柱46；第一架板44顶面固定安装有旋转电机47；旋转电机47传动连接有贯穿并分别与第一架板44顶面和第二架板45底面转动连接的驱动轴；驱动轴圆周侧面固接有第一齿轮48a；第一齿轮48a啮合有第二齿轮48b；第二齿轮48b底面固接有驱动组件；第一齿轮48a和第二齿轮48b分别设置于第一架板44和第二架板45之间；旋转电机47分别与光伏机构3和程控机构2电性连接；驱动组件分别与光伏机构3和程控机构2电性连接。
进一步的，第二齿轮48b顶面与第一架板44滑动连接，第二齿轮48b底面与第二架板45顶面滑动连接，实现了对底部驱动组件的支撑。
进一步的优化方案，驱动组件包括转动轴；转动轴顶端与第二齿轮48b中心固接，且转动轴顶端与第二架板45转动连接；转动轴底面贯穿并固接有连接板；转动轴为中空结构；转动轴内腔固定安装有驱动电机49；驱动电机49输出轴传动连接有第一锥齿轮48c；第一锥齿轮48c啮合有第二锥齿轮48d；第二锥齿轮48d水平通过传动轴转动连接有第一支撑板；传动轴一端贯穿第一支撑板侧面并固接有第三齿轮48e；第三齿轮48e啮合有第四齿轮48f；第四齿轮48f中心固接有连接轴，连接轴中部固接有驱动轮5，连接轴一端转动连接有第二支撑板；第一支撑板顶面和第二支撑板顶面分别与连接板底面固定连接；驱动电机49分别与光伏机构3和程控机构2电性连接。
进一步的，第三齿轮48e啮合有第四齿轮48f，且第三齿轮48e设置于第四齿轮48f的正上方，将连接轴与传动轴之间的竖向距离最大化，便于了驱动轮5的布置，也进一步的提高了本发明的离地间隙，提高了本发明的通过性。
进一步的优化方案，光伏机构3包括光伏板31；光伏板31固定安装于行走机壳41顶面，光伏板31电性连接有储能电池32；储能电池32分别与伸缩电机16，旋转电机47，驱动电机49，寻路镜头15和摄像头14电性连接；储能电池32固定安装于横隔板42顶面。
进一步的优化方案，程控机构2包括PLC控制器和与PLC控制器电性连接的通讯模块；通讯模块与远程服务器信息交互；PLC控制器分别与伸缩电机16，旋转电机47，驱动电机49电性连接，通讯模块分别与寻路镜头15和摄像头14电性连接。
进一步的，通讯模块由现有的数据处理，远程传输和摄像的元器件组成，能够实现将远程服务器下达的指令通过通讯模块的处理并传到PLC控制器，进而通过PLC控制器控制伸缩电机16，旋转电机47，驱动电机49的动作；并通过寻路镜头15和摄像头14拍摄的图像通过通讯模块实时传输到远程服务器上，实现信息的远程采集。
进一步的优化方案，行走机壳41为纺锤形结构；定滚轮43和驱动单元沿行走机壳41的两尖端的连线方向进行设置，行走机壳41的纺锤形结构能够使得在较为密集的甘蔗田内实现自由的穿行，便于人员自由选择合适的植株进行观察。
进一步的优化方案，驱动单元远离寻路镜头15设置，寻路镜头15设置于行走机构4的前方，能够为操控人员提供清晰的视野和指引。
实施例1
远程操控人员通过远程服务器下发驱动旋转电机47，驱动电机49的指令，指令通过通讯模块接收并转移到PLC控制器进行执行，启动旋转电机47，驱动电机49，并依靠寻路镜头15为操控人员提供的视野，实现本发明按照操控人员的意愿进行移动；
当操控人员发现某株(亲本)甘蔗的花需要进行观察，则操控本发明移动到该株甘蔗的附近，因为甘蔗一般较为密集，为了便于本发明的移动，将行走机壳设计成了纺锤形，并且支杆17的前端增加了弧形的排板18，更加进一步的能够将密集的甘蔗分开来让出本发明的行进道路。
进一步的，驱动轮5和定滚轮43圆周侧面均等间距固接有若干锥形台，既能够提高本发明的抓地力，也能够实现在本发明的驱动轮5和定滚轮43一个或多个有脱离地面的情况时，可以保证在转动时，通过拨动甘蔗田内的甘蔗杆或杂草等实现脱困，保证前进的动力。
当到达目标甘蔗前，通过操作伸缩电机16实现将两支杆17向行走机壳41两侧展开，进而将分为两部分的竖直中空的固定筒12和拍摄球壳13分开，再回退伸缩电机16利用分开的固定筒12和拍摄球壳13将甘蔗上部夹持住，因为固定筒12和拍摄球壳13形成了一个相对密闭的空间，实现了甘蔗花不会因为外界的影响而产生摆动，影响拍摄和观察效果；观察完毕，可以将固定筒12和拍摄球壳13再次分开，并原路返回，完成一次观察任务。
实施例2
旋转电机47和驱动电机49均为伺服电机，能够适应低速大扭矩的输出；启动旋转电机47，带动第一齿轮48a旋转，进而带动第二齿轮48b旋转，实现了驱动组件的旋转，也就实现了驱动轮5的转向。开启驱动电机49，带动第一锥齿轮48c和第二锥齿轮48d旋转，进而带动第三齿轮48e和第四齿轮48f旋转，实现了驱动轮5的旋转前进。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种观察甘蔗开花及采集数据的装置，其特征在于，包括：拍摄机构（1），程控机构（2），光伏机构（3）和行走机构（4）；所述行走机构（4）与所述光伏机构（3）电性连接；所述拍摄机构（1）分别与所述光伏机构（3）和所述程控机构（2）电性连接；所述程控机构（2）信息交互有远程服务器；
所述行走机构（4）包括行走机壳（41）和横隔板（42）；所述横隔板（42）设置于所述行走机壳（41）内腔中部；所述程控机构（2）固定安装于所述横隔板（42）顶面；所述光伏机构（3）固定安装于所述行走机壳（41）的顶面；所述行走机壳（41）底面设置有行走模组；所述行走模组分别与所述光伏机构（3）和所述程控机构（2）电性连接；
所述拍摄机构（1）包括拍摄模组和固定板（11）；所述固定板（11）两端铰接有调整模组；所述拍摄模组与所述调整模组固定连接；所述固定板（11）与所述行走机壳（41）顶面一侧固定连接；所述拍摄模组分别与所述光伏机构（3）和所述程控机构（2）电性连接；所述调整模组分别与所述光伏机构（3）和所述程控机构（2）电性连接；
所述调整模组包括伸缩电机（16）；所述伸缩电机（16）顶部分别铰接有两根支杆（17）；两根所述支杆（17）一端分别与所述固定板（11）两端铰接，另一端分别固接有弧形的排板（18）；两个所述排板（18）的相对一端端面相互贴合；所述排板（18）靠近行走机壳（41）的侧面固接有所述拍摄模组；所述伸缩电机（16）分别与所述光伏机构（3）和所述程控机构（2）电性连接；
所述拍摄模组包括固定筒（12）；所述固定筒（12）底端与所述排板（18）靠近行走机壳（41）的侧面固接，所述固定筒（12）顶面固接并连通有拍摄球壳（13）；所述拍摄球壳（13）中部水平固接有若干摄像头（14）；所述固定筒（12）和所述拍摄球壳（13）均沿其轴线均分为两部分；每一部分所述固定筒（12）和相对应的每一部分所述拍摄球壳（13）固接并连通，且每一部分所述固定筒（12）与相对应的所述排板（18）固定连接；所述拍摄球壳（13）远离所述行走机壳（41）的外侧面还固接有寻路镜头（15）；所述寻路镜头（15）分别与所述光伏机构（3）和所述程控机构（2）电性连接；所述摄像头（14）分别与所述光伏机构（3）和所述程控机构（2）电性连接；通过操作所述伸缩电机（16）实现将两所述支杆（17）向所述行走机壳（41）两侧展开，进而将分为两部分的竖直中空的所述固定筒（12）和所述拍摄球壳（13）分开，再回退所述伸缩电机（16）利用分开的所述固定筒（12）和所述拍摄球壳（13）将甘蔗上部夹持住。
2.根据权利要求1所述的一种观察甘蔗开花及采集数据的装置，其特征在于：所述行走模组包括两个定滚轮（43）和驱动单元；所述行走机壳（41）底面关于其轴线对称开设有铰接槽；两个所述定滚轮（43）分别与所述铰接槽铰接；所述驱动单元固接于所述行走机壳（41）底面远离所述定滚轮（43）的一侧；所述驱动单元分别与所述光伏机构（3）和所述程控机构（2）电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种观察甘蔗开花及采集数据的装置，其特征在于：所述驱动单元包括第一架板（44）和第二架板（45）；所述第一架板（44）和第二架板（45）之间固接有若干支撑柱（46）；所述第一架板（44）顶面固定安装有旋转电机（47）；所述旋转电机（47）传动连接有贯穿并分别与所述第一架板（44）顶面和第二架板（45）底面转动连接的驱动轴；所述驱动轴圆周侧面固接有第一齿轮（48a）；所述第一齿轮（48a）啮合有第二齿轮（48b）；所述第二齿轮（48b）底面固接有驱动组件；所述第一齿轮（48a）和所述第二齿轮（48b）分别设置于所述第一架板（44）和所述第二架板（45）之间；所述旋转电机（47）分别与所述光伏机构（3）和所述程控机构（2）电性连接；所述驱动组件分别与所述光伏机构（3）和所述程控机构（2）电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种观察甘蔗开花及采集数据的装置，其特征在于：所述驱动组件包括转动轴；所述转动轴顶端与所述第二齿轮（48b）中心固接，且所述转动轴顶端与所述第二架板（45）转动连接；所述转动轴底面贯穿并固接有连接板；所述转动轴为中空结构；所述转动轴内腔固定安装有驱动电机（49）；所述驱动电机（49）输出轴传动连接有第一锥齿轮（48c）；所述第一锥齿轮（48c）啮合有第二锥齿轮（48d）；所述第二锥齿轮（48d）水平通过传动轴转动连接有第一支撑板；所述传动轴一端贯穿所述第一支撑板侧面并固接有第三齿轮（48e）；所述第三齿轮（48e）啮合有第四齿轮（48f）；所述第四齿轮（48f）中心固接有连接轴，所述连接轴中部固接有驱动轮（5），所述连接轴一端转动连接有第二支撑板；所述第一支撑板顶面和所述第二支撑板顶面分别与所述连接板底面固定连接；所述驱动电机（49）分别与所述光伏机构（3）和所述程控机构（2）电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种观察甘蔗开花及采集数据的装置，其特征在于：所述光伏机构（3）包括光伏板（31）；所述光伏板（31）固定安装于所述行走机壳（41）顶面，所述光伏板（31）电性连接有储能电池（32）；所述储能电池（32）分别与所述伸缩电机（16），所述旋转电机（47），所述驱动电机（49），所述寻路镜头（15）和所述摄像头（14）电性连接；所述储能电池（32）固定安装于所述横隔板（42）顶面。
6.根据权利要求5所述的一种观察甘蔗开花及采集数据的装置，其特征在于：所述程控机构（2）包括PLC控制器和与所述PLC控制器电性连接的通讯模块；所述通讯模块与远程服务器信息交互；所述PLC控制器分别与所述伸缩电机（16），所述旋转电机（47），所述驱动电机（49）电性连接，所述通讯模块分别与所述寻路镜头（15）和所述摄像头（14）电性连接。
7.根据权利要求2所述的一种观察甘蔗开花及采集数据的装置，其特征在于：所述行走机壳（41）为纺锤形结构；所述定滚轮（43）和所述驱动单元沿所述行走机壳（41）的两尖端的连线方向进行设置。
8.根据权利要求2所述的一种观察甘蔗开花及采集数据的装置，其特征在于：所述驱动单元远离所述寻路镜头（15）设置。
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