CN114097452A - 一种树枝修剪工具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了树枝修剪工具及其控制方法，其中，树枝修剪工具包括：对接组件，用于与机械臂对接；传动组件，用于传递所述机械臂的转矩；作业组件，包括其同侧相互配合形成用于修剪树枝的剪切副的两刀具，两所述刀具通过所述传动组件传递的转矩带动进行相对运动。能够配合带电作业机器人完成修剪树枝的智能化作业，通过机器人的图像建模以及运动规划等智能手段来实现对一定区域的树枝进行高质量的修剪，规避人工作业的风险，提高了作业的安全性。

Description

一种树枝修剪工具及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种适用于配网带电作业机器人的树枝修剪工具及其控制方法，属于带电作业机器人技术领域。

背景技术

架空线路周围的树枝距离导线过近会造成线路跳闸停电甚至可能会引发安全事故，带来巨大的经济损失。配网线路的电压等级多在10kV及以下，《电力设施保护条例》中提到10kV导线在最大风偏下的电气安全距离为1.5m，线路周围距离导线过近的多为树枝末梢，树枝较细且密集，并分布在线路的不同区域。该种工况就对修剪树枝的质量以及精度提出了要求，需在作业完成后树枝距离导线的距离大于1.5m，若直接砍伐树木会威胁线路的安全同时引起社会纠纷，利用运输车搭载末端修剪工具进行作业难以保证控制精度和修剪质量，作业过程中容易损坏线路。

针对目前配网线路树枝修剪存在的诸多缺陷，为提高作业效率与质量，有必要开发一种与带电作业机器人配合的配网线路树枝修剪工具，利用机器人三维图像建模以及机械臂的运动规划的智能控制方法来实现对待修剪区域的树枝进行高效、精准地作业。

发明内容

发明目的：为解决现有技术所存在的问题，本发明提供一种树枝修剪工具及其控制方法，该工具结构简单，能修剪不同直径范围内的树枝，通过图像建模以及运动规划等智能手段能显现对待修剪区域的树枝进行高质量、高效的作业，规避了人工登树作业的风险。

技术方案：

一种树枝修剪工具，包括：

对接组件，用于与机械臂对接；

传动组件，用于传递所述机械臂的转矩；

作业组件，包括其同侧相互配合形成用于修剪树枝的剪切副的两刀具，两所述刀具通过所述传动组件传递的转矩带动进行相对运动。

根据权利要求1所述的树枝修剪工具，所述传动组件包括：

驱动轴，穿设于对接组件内，并通过传递销与所述机械臂的驱动机构连接；

齿轮组件，与所述驱动轴配合将其传递的转矩转换为垂直于所述驱动轴方向转动的转矩；

偏心轮，为两个，与所述齿轮组件配合安装并随之绕垂直于所述驱动轴方向转动；

两所述偏心轮不重合安装，二者的旋转中心同轴；两所述刀具分别与其中一偏心轮配合实现相对运动。

所述传动组件还包括支撑座，所述支撑座与所述对接组件固连，其内穿设所述驱动轴；所述齿轮组件安装于所述支撑座上。

在所述支撑座两端分别固定安装有平行于所述驱动轴的支撑板，所述齿轮组件安装于两所述支撑板之间。

所述齿轮组件包括与所述驱动轴同轴连接的第一锥齿轮、与所述第一锥齿轮啮合配合的第二锥齿轮、与所述第二锥齿轮同步旋转的第一直齿轮及与所述第一直齿轮啮合配合的第二直齿轮，所述偏心轮与所述第二直齿轮同步旋转。

所述第二锥齿轮通过垂直于所述驱动轴的第一传动轴转动安装，所述第一直齿轮固定安装于所述第一传动轴上；所述第二直齿轮通过平行于所述第一传动轴的第二传动轴转动安装，所述偏心轮固定安装于所述第二传动轴上；所述第一传动轴和所述第二传动轴均通过其两端的轴承转动安装于两支撑板之间。

其中一支撑板通过L型支撑板固定安装于所述驱动轴同平面的位置处；所述L型支撑板倒置安装，其与支撑座之间形成容纳所述第一锥齿轮的空间。

在所述L型支撑板与其配合安装的所述支撑板的外侧还固定安装有外壳。

在两所述支撑板之间形成的空间两侧还固定安装有盖板。

所述传动组件还包括过渡底座，所述过渡底座两端面分别与所述对接组件和所述支撑座固连，所述驱动轴穿设与所述过渡底座内。

所述刀具包括与所述偏心轮配合安装的配合端及沿作业方向的作业段；

所述配合端开设有一与所述偏心轮配合用于所述偏心轮运动的腰型槽；

所述作业段两侧分别沿垂直于作业方向延伸有用于修建树枝的剪切刃和，两相邻所述限位耳之间形成用于容纳树枝的开口槽；

两所述刀具的作业段相互反向贴合安装。

所述腰型槽的两侧为半径与所述偏心轮半径相同的半圆形槽，中部为宽度与所述偏心轮半径相同的活动槽，从而形成所述偏心轮的运动通道。

所述限位耳沿其延伸方向宽度逐渐增大，两相邻所述限位耳之间形成用于容纳树枝的开口弧形槽。

所述刀具的配合端相比与其作业段外扩设定距离，所述设定距离根据所述偏心轮与所述刀具的厚度差确定。

在所述刀具的腰型槽处固定有与所述腰型槽形状一致的保护板。

所述作业组件还包括固定安装于其中一支撑架上的刀具支撑架，在所述刀具上均匀间隔开设有沿作业方向的腰型孔，所述刀具通过穿设于所述腰型孔内的螺栓安装于所述刀具支撑架上。

在所述刀具上的腰型孔内相对滑动地穿设有铜套，所述刀具通过穿设于所述铜套内的螺栓安装于所述刀具支撑架上。

在所述刀具支撑架上开设有沿作业方向的导槽，所述螺栓通过其法兰滑动安装于所述导槽内；

在所述刀具与所述支撑架之间设置有一支撑板，所述支撑板上均匀间隔开设有与所述螺栓数量对应且与相互配合的通孔，通过螺母与所述螺栓的配合将所述刀具和所述支撑板安装到位。

在刀具支撑架的顶部固定安装有固定板，所述支撑板顶部与所述刀具支撑架的固定板固定连接，并在安装所述刀具后通过压板与其中一螺栓配合压紧所述刀具。

所述对接组件包括工具盘，在所述工具盘上与所述机械臂上对接机构相对应位置开设有安装槽，所述斜面块倒置安装在所述安装槽内形成对接通道；所述斜面块下表面为螺旋结构，且其螺旋结构的起点处设有与所述机械臂上对接机构相对应的对接槽，其终点处与所述安装槽侧面形成用于限制所述机械臂上对接机构运动的限位部。

一种采用前述树枝修剪工具的控制方法，包括步骤：

S1、机器人随斗臂车上升至高空线路处，其上激光雷达沿作业方向滑动逐帧采集点云数据，并对采集到的点云数据进行拼接，对场景进行重建；

S2、选取采集到的点云数据中识别到的导线得到导线的方向和位置，利用识别到的待修剪树枝区域的边缘特征识别得到待作业区域，从而得到机器人、导线与待修剪区域的相对位姿关系；

S3、机械臂末端与前述树枝修剪工具对接，将其从工具库中取出；

S4、根据步骤S2得到的机器人、导线与待修剪区域的相对位姿关系计算得到所述树枝修剪工具的扫切路径，采集该路径上障碍物的空间位置和形状信息并进行重建，规划机器人机械臂的各关节角并通过碰撞检测算法检测是否会碰到障碍物，若碰撞则重复本步骤重新规划新路径直至路径不发生碰撞；

S5、机械臂携带树枝修剪工具到达待修剪区域，通过机械臂上的面阵激光雷达对待修剪的树枝进行精准定位，并发送至机器人；机器人进行逆解计算得到机械臂各关节角，并据此控制机械臂使其上所述树枝修剪工具与树枝处于垂直状态；

S6、通过机械臂驱动所述树枝修剪工具转动，同时控制机械臂带动树枝修剪工具在待修建区域内进行横向进刀运动，所述树枝修剪工具对该区域的树枝进行扫切；

S7、在该区域的树枝作业完成后，控制斗臂车移动至下一作业区域，重复上述步骤直至整条线路的树枝均被修剪完成。

所述步骤S2中，通过对采集到的点云数据中识别到的导线上的两点使用PCA算法分析计算出导线的方向和位置。

有益效果：

1、本发明能够配合带电作业机器人完成修剪树枝的智能化作业，通过机器人的图像建模以及运动规划等智能手段来实现对一定区域的树枝进行高质量的修剪，规避人工作业的风险，提高了作业的安全性。

2、本发明采用两片刀片高速往复切割树枝的形式能对一定直径范围内的树枝进行高效切割，同时也能保证修剪质量，另外操作步骤少，与带电作业机器人配合能较为简单地完成修剪作业。

附图说明

图1为本发明实施例中树枝修剪工具的整体示意图；

图2为本发明实施例中树枝修剪工具的正面剖视图；

图3为本发明实施例中树枝修剪工具的轴侧图；

图4为本发明实施例中刀具头部安装的示意图；

图5为本发明实施例中刀具配合的结构示意图；

图6为本发明的凸轮示意图；

图7为本发明实施例中树枝修剪工具作业时与树枝的相对位姿示意图。

其中：

1、对接组件，2、驱动组件，3、传动组件，4、作业组件，5、树枝；

11、工具盘，12、导正定位盘，13、斜面块，14、上锁杆，15、弹簧；

21、过渡底座，22、驱动轴，23、传递销；

31、支撑底座，32、第一锥齿轮，33、第一传动轴，34、第二锥齿轮，35、第一直齿轮，36、第二传动轴，37、第二直齿轮，38、偏心轮，39、保护板；

311、第一支撑板，312、第二支撑板，313、L型支撑板，314、盖板，315、外壳，316、上盖板；

41、刀具支撑架，42、法兰螺栓，43、支撑板，44、刀具，45、铜套，46、螺母；

411、固定板，412、压板；

441、配合头，442、剪切刃，443、限位耳，4411、配合槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

图1为本发明实施例中树枝修剪工具的整体示意图，如图1所示，本发明的树枝修剪工具包括与机械臂末端对接的对接组件1、与对接组件1连接用于传递机械臂绝缘杆转矩的驱动组件2、用于待修剪树枝5进行往复修剪作业的作业组件4级与驱动组件2连接用于将其传递的转矩传递至作业组件4的传动组件3。

如图2所示，对接组件1包括与机械臂末端对接的工具盘11及与工具盘11通过螺栓固定连接的导正定位盘12，工具盘11和导正定位盘12均为中空结构；其中，在工具盘11的中心开设有安装槽，在安装槽内对称倒置安装有与机械臂末端的对接滚轮对应数量的斜面块13；斜面块13的下表面螺旋结构，其上表面通过螺纹固定安装在安装槽内，在斜面块13的螺旋结构起点处设有与机械臂末端的对接滚轮相对应的对接槽，用于与机械臂末端的对接滚轮相对接；工具盘11内的安装槽侧壁与斜面块13的螺旋结构终点处相贴合，以限制机械臂末端的对接滚轮的运动；在工具盘11的外侧壁上沿周向开设有锁止槽，在工具盘11上表面位于锁止槽内对应位置处开设有圆柱销安装孔，圆柱销穿过圆柱销安装孔将上锁杆14安装在锁止槽内，上锁杆14可以以圆柱销为支点转动竖直安装；上锁杆14末端设置在斜面块13的螺旋结构终点处，在对接组件与机械臂末端对接时抵在机械臂末端的对接机构上，限制对接滚轮的转动，进而限制机械臂末端的转动；上锁杆14的前端设有按压块，在上锁杆14的按压块内侧与在工具盘11的圆柱面上与上锁杆14的按压块对应位置之间安装有弹簧15。

如图2所示，驱动组件2包括与导正定位盘12通过螺钉固定连接的过渡底座21、穿设于过渡底座21内的驱动轴22及用于与机械臂绝缘杆对接的传递销23；驱动轴22通过其两端的轴承转动安装与过渡底座21内，其输入端依次穿过导正定位盘12和工具盘11，并与传递销23固定连接。

传动组件3包括与过渡底座21固定连接的支撑底座31、与驱动轴22输出端固定连接的第一锥齿轮32、与第一锥齿轮32啮合配合的第二锥齿轮34、与第二锥齿轮34固连的第一传动轴33、固定安装于第一传动轴33上的第一直齿轮35、与第一直齿轮35啮合配合的第二直齿轮37及与第二直齿轮37固定连接的偏心轮38；

其中，支撑底座31包括与过渡底座21固定连接的底板、分别垂直设置于底板两端的第一支撑板311和第二支撑板312，第一锥齿轮32平行于底板固定安装于驱动轴22输出端，第一传动轴33通过轴承转动安装于第一支撑板311与第二支撑板312之间，且第一传动轴33与驱动轴22相互垂直；在第一支撑板311与第二支撑板312之间通过轴承转动安装有第二传动轴36，且第二传动轴36与第一传动轴33平行；第二直齿轮37固定安装于第二传动轴36上；偏心轮38有两个，可以设计为固定安装于第二传动轴36上，也可以设计为与第二直齿轮37固定连接；偏心轮38为圆形轮，其旋转中心并不在其圆心处，从而实现偏心功能，且两个偏心轮38不重合但其旋转中心同轴，进一步地，两个偏心轮38可以设置为相对于第二传动轴36或第二直齿轮37的旋转轴线中心对称，如图6所示。

作业组件4包括刀具支撑架41、法兰螺栓42、支撑板43、刀具44、铜套45及螺母46，刀具支撑架41与第一支撑板311和第二支撑板312其中之一固定连接，在刀具支撑架41上开设有导槽，法兰螺栓42设置有与导槽配合的法兰并通过其法兰滑动安装于该导槽内；在刀具支撑架41顶部固定安装有固定板411，支撑板43上均匀间隔开设有与法兰螺栓42数量对应且与相互配合的通孔，其顶部与刀具支撑架41的固定板411固定连接，其上通孔分别与一法兰螺栓42对应配合，以限制法兰螺栓42在导槽内的滑动。如图3、5所示，刀具44包括配合头441及沿作业方向的作业段，其中，如图4、5所示，每一刀具44的配合头441内均开设有一与偏心轮38配合的配合槽4411，且该配合槽两侧为半径与偏心轮38半径相同的半圆形槽，其中部为宽度与偏心轮38半径相同的活动槽，从而形成偏心轮38的运动通道；刀具44的作业段上与刀具支撑架41上的法兰螺栓42对应位置处开设有腰型孔，在腰型孔内相对于刀具44滑动安装有铜套45；两刀具44依次通过其上腰型孔与刀具支撑架41上的法兰螺栓42对应配合安装于支撑板43上，其腰型孔内的铜套45套设于法兰螺栓42上，并通过螺母46配合实现刀具44的安装，如图2中局部放大图所示，其中，螺母46端面与铜套45紧密配合，但由于刀具44可通过其腰型孔与铜套45相对滑动，从而螺母46并不会限制两刀具44的运动。

如图3所示，在刀具44的作业段两侧分别沿垂直于作业方向延伸有剪切刃442和限位耳443，剪切刃442两侧均为开刃，用于剪切树枝；限位耳443沿延伸方向宽度逐渐增大，从而在两相邻限位耳443之间形成用于容纳树枝并防止树枝脱出的开口弧形槽；两刀具44的作业段相互反向贴合，也即一刀具44作业段侧的剪切刃442与刀具44作业段侧的另一限位耳443同侧，且由于刀具44配合头441的配合槽4411分别与两相对于第二传动轴36或第二直齿轮37的旋转轴线中心对称的偏心轮38配合，使得其中一刀具44作业段侧的剪切刃442始终位于另一刀具44作业段侧对应的相邻限位耳443形成的开口弧形槽内，从而形成若干作业方向上的用于修剪树枝的剪切副。

更进一步地，为了更加稳固地安装本发明的刀具44，刀具支撑架41顶部安装压板412以压住刀具44，压板412顶端与刀具支撑架41顶部的固定板411固定连接，另一端上开设有与法兰螺栓42对应的通孔，并与对应法兰螺栓42配合，通过螺母46进行固定，从而压紧刀具44，放置刀具44的脱落。

进一步地，如图4、5所示，由于偏心轮38的厚度一般比刀具44厚，那么为了实现刀具的作业段相互反向贴合，刀具44的配合头441相比与作业段外扩一定距离之后通过其配合槽4411与偏心轮38配合安装，外扩距离根据偏心轮38与刀具44的厚度差确定。

进一步地，在刀具44的配合槽4411处固定有与配合槽4411形状一致的保护板39，且保护板39上第二传动轴36对应位置处开设有用于穿设第二传动轴36的传动孔，保护板39不仅起到保护偏心轮38的作用，同时还能防止偏心轮38的轴向窜动。

进一步地，为了降低进一步保证本发明的刀具44在修剪树枝时更加稳定，将刀具支撑架41的位置设计为与驱动组件2的驱动轴22同平面的位置处；更具体地，在支撑底座31的其中一端上倒置固定安装一L型支撑板313，用以形成第一锥齿轮32的安装空间；在L型支撑板313上与驱动轴22同平面的位置处固定安装第一支撑板311，刀具支撑架41与第一支撑板311通过螺钉固定连接，在第二传动轴36上靠近第一支撑板311的位置处固定安装前述偏心轮38。

进一步地，在L型支撑板313与第一支撑板311的外侧还固定安装有外壳315，以起到密封和保护作用。

更进一步地，为了减轻配网线路树枝修剪工具的重量以降低功耗，外壳315设计为空心结构。

进一步地，在第一支撑板311与第二支撑板312之间形成的空间两侧还固定安装有盖板314，在第二支撑板312与刀具支撑架41之间固定安装有上盖板316，以起到密封和保护的作用。

本发明还通过了一种基于前述树枝修剪工具的控制方法，包括以下步骤：

S1、机器人随斗臂车上升至高空线路处，带电作业机器人箱体上的3D激光雷达在机器人云台上沿作业方向进行滑动逐帧采集场景的点云数据，使用catorgrapher算法对采集到的点云数据进行拼接，对场景进行重建；

S2、选取采集到的点云数据中识别到的导线上的两点使用PCA算法分析计算出其导线的方向和位置，随后利用采集到的点云数据中识别到的待修剪树枝区域的边缘特征去识别出待作业区域，此时就确定了机器人、导线与待修剪区域的相对位姿关系；

S3、机械臂末端与树枝修剪工具的对接组件1进行对接，将其从工具库中取出；

S4、根据S2得到的机器人、导线与待修剪区域的相对位姿关系计算得到机械臂带动树枝修剪工具的扫切路径，通过机器人上视觉系统采集该路径上障碍物的空间位置和形状信息后，随后基于机器人上ROS系统在仿真空间中重建这些障碍物，使用RRT算法规划机器人机械臂的各关节角，使得机械臂上的树枝修剪工具与待修剪区域内的树枝垂直，接着结合基于包围盒的碰撞检测算法检测这条扫切路径是否会碰到障碍物，若碰撞则重新根据本步骤规划新路径直至路径不发生碰撞；

S5、机械臂携带树枝修剪工具到达待修剪区域附近后，由于3D激光雷达的定位精度不能保证，此时需要利用机械臂末端的面阵激光雷达同样使用边缘检测算法对待修剪区域内的树枝进行精准定位，精准定位完成后将位姿信息发送给机器人，机器人计算得到树枝修剪工具的目标位姿使其与树枝处于垂直状态，即得到机械臂的目标位姿，并使用几何法进行逆解，求得机械臂各关节角，下发给机器人使其末端携带树枝修剪工具运动至与树枝处于垂直状态，如图7所示；

S6、机械臂末端带动驱动轴转动，通过传动组件3将动力传递给作业组件4的刀具44，两刀具44开始高速往复运动，控制机械臂带动树枝修剪工具在作业区域进行横向进刀运动，高速运动的两刀具44对该区域的树枝进行扫切；

S7、在该区域的树枝作业完成后，控制斗臂车移动至下一作业区域，重复上述步骤的操作直至整条线路的树枝均被修剪完成，最后控制机械臂将树枝修剪工具放回工具库。

本发明能够配合带电作业机器人完成修剪树枝的智能化作业，通过机器人的图像建模以及运动规划等智能手段来实现对一定区域的树枝进行高质量的修剪，且采用两片刀片高速往复切割树枝的形式能对一定直径范围内的树枝进行高效切割，同时也能保证修剪质量。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种树枝修剪工具，其特征在于：包括：

对接组件，用于与机械臂对接；

传动组件，用于传递所述机械臂的转矩；

作业组件，包括其同侧相互配合形成用于修剪树枝的剪切副的两刀具，两所述刀具通过所述传动组件传递的转矩带动进行相对运动。

2.根据权利要求1所述的树枝修剪工具，其特征在于：所述传动组件包括：

驱动轴，穿设于对接组件内，并通过传递销与所述机械臂的驱动机构连接；

齿轮组件，与所述驱动轴配合将其传递的转矩转换为垂直于所述驱动轴方向转动的转矩；

偏心轮，为两个，与所述齿轮组件配合安装并随之绕垂直于所述驱动轴方向转动；

两所述偏心轮不重合安装，二者的旋转中心同轴；两所述刀具分别与其中一偏心轮配合实现相对运动。

3.根据权利要求2所述的树枝修剪工具，其特征在于：所述传动组件还包括支撑座，所述支撑座与所述对接组件固连，其内穿设所述驱动轴；所述齿轮组件安装于所述支撑座上。

4.根据权利要求3所述的树枝修剪工具，其特征在于：在所述支撑座两端分别固定安装有平行于所述驱动轴的支撑板，所述齿轮组件安装于两所述支撑板之间。

5.根据权利要求4所述的树枝修剪工具，其特征在于：所述齿轮组件包括与所述驱动轴同轴连接的第一锥齿轮、与所述第一锥齿轮啮合配合的第二锥齿轮、与所述第二锥齿轮同步旋转的第一直齿轮及与所述第一直齿轮啮合配合的第二直齿轮，所述偏心轮与所述第二直齿轮同步旋转。

6.根据权利要求5所述的树枝修剪工具，其特征在于：所述第二锥齿轮通过垂直于所述驱动轴的第一传动轴转动安装，所述第一直齿轮固定安装于所述第一传动轴上；所述第二直齿轮通过平行于所述第一传动轴的第二传动轴转动安装，所述偏心轮固定安装于所述第二传动轴上；所述第一传动轴和所述第二传动轴均通过其两端的轴承转动安装于两支撑板之间。

7.根据权利要求4所述的树枝修剪工具，其特征在于：其中一支撑板通过L型支撑板固定安装于所述驱动轴同平面的位置处；所述L型支撑板倒置安装，其与支撑座之间形成容纳所述第一锥齿轮的空间。

8.根据权利要求7所述的树枝修剪工具，其特征在于：在所述L型支撑板与其配合安装的所述支撑板的外侧还固定安装有外壳。

9.根据权利要求4所述的树枝修剪工具，其特征在于：在两所述支撑板之间形成的空间两侧还固定安装有盖板。

10.根据权利要求3所述的树枝修剪工具，其特征在于：所述传动组件还包括过渡底座，所述过渡底座两端面分别与所述对接组件和所述支撑座固连，所述驱动轴穿设与所述过渡底座内。

11.根据权利要求4所述的树枝修剪工具，其特征在于：所述刀具包括与所述偏心轮配合安装的配合端及沿作业方向的作业段；

所述配合端开设有一与所述偏心轮配合用于所述偏心轮运动的腰型槽；

所述作业段两侧分别沿垂直于作业方向延伸有用于修建树枝的剪切刃和，两相邻所述限位耳之间形成用于容纳树枝的开口槽；

两所述刀具的作业段相互反向贴合安装。

12.根据权利要求11所述的树枝修剪工具，其特征在于：所述腰型槽的两侧为半径与所述偏心轮半径相同的半圆形槽，中部为宽度与所述偏心轮半径相同的活动槽，从而形成所述偏心轮的运动通道。

13.根据权利要求11所述的树枝修剪工具，其特征在于：所述限位耳沿其延伸方向宽度逐渐增大，两相邻所述限位耳之间形成用于容纳树枝的开口弧形槽。

14.根据权利要求11所述的树枝修剪工具，其特征在于：所述刀具的配合端相比与其作业段外扩设定距离，所述设定距离根据所述偏心轮与所述刀具的厚度差确定。

15.根据权利要求11所述的树枝修剪工具，其特征在于：在所述刀具的腰型槽处固定有与所述腰型槽形状一致的保护板。

16.根据权利要求11所述的树枝修剪工具，其特征在于：所述作业组件还包括固定安装于其中一支撑架上的刀具支撑架，在所述刀具上均匀间隔开设有沿作业方向的腰型孔，所述刀具通过穿设于所述腰型孔内的螺栓安装于所述刀具支撑架上。

17.根据权利要求16所述的树枝修剪工具，其特征在于：在所述刀具上的腰型孔内相对滑动地穿设有铜套，所述刀具通过穿设于所述铜套内的螺栓安装于所述刀具支撑架上。

18.根据权利要求17所述的树枝修剪工具，其特征在于：在所述刀具支撑架上开设有沿作业方向的导槽，所述螺栓通过其法兰滑动安装于所述导槽内；

在所述刀具与所述支撑架之间设置有一支撑板，所述支撑板上均匀间隔开设有与所述螺栓数量对应且与相互配合的通孔，通过螺母与所述螺栓的配合将所述刀具和所述支撑板安装到位。

19.根据权利要求18所述的树枝修剪工具，其特征在于：在刀具支撑架的顶部固定安装有固定板，所述支撑板顶部与所述刀具支撑架的固定板固定连接，并在安装所述刀具后通过压板与其中一螺栓配合压紧所述刀具。

20.根据权利要求1所述的树枝修剪工具，其特征在于：所述对接组件包括工具盘，在所述工具盘上与所述机械臂上对接机构相对应位置开设有安装槽，所述斜面块倒置安装在所述安装槽内形成对接通道；所述斜面块下表面为螺旋结构，且其螺旋结构的起点处设有与所述机械臂上对接机构相对应的对接槽，其终点处与所述安装槽侧面形成用于限制所述机械臂上对接机构运动的限位部。

21.一种采用权利要求1～20任一所述的树枝修剪工具的控制方法，其特征在于：包括步骤：

S1、机器人随斗臂车上升至高空线路处，其上激光雷达沿作业方向滑动逐帧采集点云数据，并对采集到的点云数据进行拼接，对场景进行重建；

S2、选取采集到的点云数据中识别到的导线得到导线的方向和位置，利用识别到的待修剪树枝区域的边缘特征识别得到待作业区域，从而得到机器人、导线与待修剪区域的相对位姿关系；

S3、机械臂末端与前述树枝修剪工具对接，将其从工具库中取出；

S4、根据步骤S2得到的机器人、导线与待修剪区域的相对位姿关系计算得到所述树枝修剪工具的扫切路径，采集该路径上障碍物的空间位置和形状信息并进行重建，规划机器人机械臂的各关节角并通过碰撞检测算法检测是否会碰到障碍物，若碰撞则重复本步骤重新规划新路径直至路径不发生碰撞；

S5、机械臂携带树枝修剪工具到达待修剪区域，通过机械臂上的面阵激光雷达对待修剪的树枝进行精准定位，并发送至机器人；机器人进行逆解计算得到机械臂各关节角，并据此控制机械臂使其上所述树枝修剪工具与树枝处于垂直状态；

S6、通过机械臂驱动所述树枝修剪工具转动，同时控制机械臂带动树枝修剪工具在待修建区域内进行横向进刀运动，所述树枝修剪工具对该区域的树枝进行扫切；

S7、在该区域的树枝作业完成后，控制斗臂车移动至下一作业区域，重复上述步骤直至整条线路的树枝均被修剪完成。

22.根据权利要求21所述的树枝修剪工具的控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，通过对采集到的点云数据中识别到的导线上的两点使用PCA算法分析计算出导线的方向和位置。

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