CN114158371A - 一种绿篱修剪装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交通道路绿篱养护设施领域，具体公开了一种绿篱修剪装置，包括全向行驶小车，第一影像识别系统，第二影像识别系统，机械臂，立体修剪装置，平面修剪装置以及控制器，还公开了一种通过上述绿篱修剪装置来实施的一种绿篱修剪方法。本发明通过在全向行驶小车的前后端设置第一影像识别系统能够对绿篱的边线的标记点实现识别，计算绿植的坐标，再通过机械臂带动立体修剪装置对绿植进行全自动的个性化修剪，通过平面修剪装置对绿植的高度进行修剪，并且通过预先做好的标记数据能够在装置巡航的过程中实现对障碍物的主动避让，不仅实现了绿篱的自动个性化修剪，而且修剪效率被提升，节省了大量的人力物力，并且使作业安全性得到了提高。

Description

一种绿篱修剪装置及方法

技术领域

本发明属于交通道路绿篱养护设施领域，特别涉及一种绿篱修剪装置及方法。

背景技术

高速公路中央分隔带具有分隔交通、防止眩光、诱导视线等功能。其主要由绿化植物组成，绿化植物是生长型植物，生长参差不齐会阻挡交通标志牌或者影响驾驶员视线，需要定时养护和修理。因此，绿篱的养护任务异常重要。目前高速公路中央绿化带基本上都采用剪刀人工修剪，或者用手持式绿篱机修剪，以上修剪方式具有工作效率低、劳动强度大、对人员要求高、修剪统一性差、人员众多、安全风险大等缺点。

而较为先进的养护公司采用的市场上的车载式绿篱修剪机例如：授权公告号为CN101849481A的国发明专利一种车载式绿篱修剪机，虽提高了工作的安全性，能实现平面修剪，但是目前的绿篱修剪机均不能实现例如圆柱形、球形、锥形等个性化修剪，更难实现修剪机的自动个性化修剪。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿篱修剪装置及方法，从而克服人工修剪绿篱效率低，安全性差，统一性差以及机械设备无法进行绿篱的个性化自动修剪的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种绿篱修剪装置，包括：全向行驶小车，所述全向行驶小车包括相对的前端和后端以及顶部和底部，所述前端设有第一影像识别系统，所述后端设有第二影像识别系统； 机械臂，所述机械臂包括转动端和摆动端，所述转动端通过安装座以可转动的方式设置在所述顶部上，所述摆动端能够绕所述转动端转动，所述摆动端能够向所述转动端靠近或远离，当所述摆动端移动时，所述摆动端的端面始终保持水平状态；立体修剪装置，其包括刀架，所述刀架的一端通过第一减速装置与所述摆动端的端面转动连接，所述刀架的另一端设有修剪口，所述修剪口的两侧设有若干个刀盘组件，各所述刀盘组件从所述刀架的一端向其另一端间隔设置，所述刀盘组件包括刀盘以及驱动所述刀盘进行转动的第一驱动部，所述刀盘的转动轴线与所述刀架的转动轴线相互垂直；平面修剪装置，其包括立柱、后臂、前臂、避障驱动部、刀片驱动部以及刀片；所述立柱的一端固定设置在所述顶部上，所述立柱的另一端从所述顶部向外延伸，所述后臂与所述立柱相垂直，其一端以可滑动的方式设于所述立柱的另一端，所述后臂的另一端通过所述避障驱动部与所述前臂的一端转动连接，所述刀片以可滑动的方式设于所述前臂的另一端，所述避障驱动部能够驱动所述前臂的另一端向所述后臂的一侧摆动，所述刀片驱动部设于所述前臂上并与所述刀片的一端连接，其用于驱动所述刀片沿所述前臂进行往复运动；控制器，所述控制器内设有动力电池，所述控制器同时与所述全向行驶小车、所述第一影像识别系统、所述第二影像识别系统、所述第一减速装置、所述第一驱动部、所述避障驱动部和所述刀片驱动部电性连接。

优选的，上述技术方案中，所述第一影像识别系统包括：第一摄像头，其设于所述前端，所述第一摄像头的拍摄方向朝向所述底部；遮光罩，所述遮光罩设于所述前端，所述第一摄像头位于所述遮光罩内，在所述遮光罩朝向所述底部的一侧开设有罩口；毛刷，其设于所述罩口的外周。

优选的，上述技术方案中，所述第二影像系统包括第二摄像头，所述第二摄像头的拍摄方向朝向所述底部。

优选的，上述技术方案中，所述安装座包括：座体，其一端与所述顶部固定连接；转动座，其一端与所述座体的另一端转动连接，并通过第一驱动电机驱动其进行转动，所述转动座上设有水平设置的第一导轨和竖直设置的第二导轨，所述第一导轨上设有可滑动的第一滑座，所述第二导轨上设有可滑动的第二滑座，所述转动座上设有第二驱动电机和第三驱动电机，所述第二驱动电机的输出端通过第一皮带轮组与第一螺杆的一端连接，所述第一螺杆穿过所述第一滑座并能够驱动其进行移动，所述第二驱动电机的输出端通过第二皮带轮组与第二螺杆的一端连接，所述第二螺杆穿过所述第二滑座并能够驱动其进行移动。

优选的，上述技术方案中，所述机械臂还包括摆动连杆组件和定向连杆组件；所述摆动连杆组件包括相互平行的第一连杆和第二连杆；所述第一连杆的一端与所述第一滑座铰接，所述第二连杆的一端与所述第二滑座铰接，在所述第一连杆和所述第二连杆之间设有相互平行的第三连杆和第四连杆，所述第三连杆的一端与所述第一连杆的一端铰接，所述第三连杆的另一端与所述第二连杆铰接，所述第四连杆的一端与所述第二连杆的另一端铰接，所述第四连杆的中部与所述第一连杆的另一端铰接；所述定向连杆组件包括三角转座、固定杆、连接座、第一活动杆和第二活动杆，所述三角转座设有成三角形设置的第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第一连接端与所述第一连杆的另一端铰接，所述固定杆的一端与所述第一滑座固定连接，所述连接座的一侧与所述第四连杆的另一端铰接，所述第一活动杆与所述第一连杆平行，所述第一活动杆的两端分别与第二连接端和所述固定杆的另一端铰接，所述第二活动杆的两端分别与第三连接端和所述连接座的一端铰接，所述连接座的另一端设有所述第一减速装置。

优选的，上述技术方案中，所述第一减速装置包括第一减速电机，所述第一减速电机的输出端通过蜗杆齿轮机构与所述第一减速装置的输出端连接，所述刀架的一端与所述第一减速装置的输出端连接。

优选的，上述技术方案中，所述第一驱动部包括第四驱动电机，所述第四驱动电机通过减速箱与所述刀盘连接，所述第四驱动电机上围设有电机保护罩，所述刀盘的一侧设有刀盘保护罩。

优选的，上述技术方案中，所述立柱的另一端设有导轨，所述后臂的一端套设在所述立柱的另一端上并设有与所述导轨相匹配的导轮，所述立柱上设有第二驱动部，所述第二驱动部与所述后臂连接用于驱动所述后臂沿所述导轨进行滑动。

优选的，上述技术方案中，所述避障驱动部包括第二减速箱和第二减速电机，所述第二减速箱固定设于所述后臂的另一端，所述第二减速电机的输出端与所述第二减速箱的输入端连接，所述第二减速箱的输出端与所述前臂的一端连接；所述刀片驱动部包括设于所述前臂上的刀片电机，所述刀片电机的输出端通过曲柄连杆机构与所述刀片的一端进行连接。

为实现上述目的，另一方面，本发明提供了一种绿篱修剪方法，其通过如上所述的绿篱修剪装置来实施，包括如下步骤：

场地标记：沿公路绿篱两侧的边线对绿化植物的位置进行打点标记，并且对各标记点进行编号，并记录相邻的两个标识点之间是否有障碍物；

巡航定位：通过所述第一影像识别系统对边线和标记点进行识别，使所述全向行驶小车沿边线巡航，当遇到标记点时，停止并进行修剪作业，在所述全向行驶小巡航的过程中，再通过所述第二影像识别系统对上一个标记点和边线再次识别确认，以防止标记点的遗漏或偏航；

立体修剪：当所述全向行驶小车自动定位后，读取绿植的坐标，所述机械臂向绿篱进行转动，通过所述立体修剪装置将绿植修剪成圆柱或圆球形状，修剪完成后，所述机械臂回转复位；

平面修剪：当立体修剪完成后，所述全向行驶小车继续巡航，所述平面修剪装置中的所述前臂打开，在所述全向行驶小车向前行进时，将绿植的高度进行修剪，当读取到存在带有障碍物的标记点时，所述避障驱动部能够驱动所述前臂回收，实现自动避障。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1. 本发明中的绿篱修剪装置及方法通过在全向行驶小车的前后端设置有第一影像识别系统能够对绿篱的边线的标记点实现识别以及对绿植进行坐标计算与确定，再通过机械臂带动立体修剪装置对绿植进行全自动的个性化修剪，通过平面修剪装置对绿植的高度进行修剪，并且通过预先做好的标记数据能够在装置巡航的过程中实现对障碍物的主动避让，不仅实现了绿篱的自动个性化修剪，而且修剪效率被提升，节省了大量的人力物力，并且使作业安全性得到了提高。

2. 本发明中的全向行驶小车通过还设置有第二影像识别系统，能够对上一个标记点和边线再次识别并且进行确认，以防止标记点的遗漏或偏航，提升了装置的可靠性。

3. 本发明中的第一影像识别系统还包括遮光罩，其能够防止高速路上的车灯对摄像机的成像效果进行干扰，遮挡灯光，从而使第一成像系统的识别更加准确。

4. 本发明中的第一成像识别系统的遮光罩的罩口处设置有毛刷，不仅能够对标识点的表面的灰尘进行清理，而且还能够防止灰尘或者杂物进入到罩口处，影响摄像头的取景成像。

5. 本发明中的机械臂中包括摆动连杆组件，该摆动连杆组件为一个由第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆相互构成的一个平行四边形的连杆结构，并且通过转动座上的第一滑座和第二滑座能够分别控制第一连杆和第二连杆的姿态和摆动角度，从而调节第三连杆的屈伸，该结构不仅强度更高，而且双电机分别驱动第一滑座和第二滑座，能够使该提机械臂整体的耐用性。

6. 本发明中的机械臂中还包括定向连杆组件，其由三角转座、固定杆、连接座、第一活动杆和第二活动杆共同组成了一个双平行四边形连杆结构，并且两个平行四边形连杆结构之间通过一个稳定的三角结构进行连接，定向连杆组件安装在摆动连杆组件上，由连杆组件构成其一部分结构，由于构成该定向连杆机构端部的固定杆的姿态不变，因此能够在摆动连杆组件进行动作时，使连接座在移动式，其方向也保持不变，从而使连接座的连接端始终处于水平状态，从而使刀架的整体始终保持竖直状态。

7. 本发明中的第一减速装置通过蜗杆齿轮机构进行减速，蜗杆齿轮机构具有自锁性能，从而能够减轻第一减速电机的扭矩负担，使该装置的使用寿命更长。

8. 本发明中的刀盘和第四驱动电机处设置有刀盘保护罩和电机保护罩，不仅能够在绿植通过修剪口时能够对刀盘和第四驱动电机起到了一个防护的作用，并且还能够防止枝叶卡入至刀盘和电机保护壳之间的缝隙中，避免造成卡机的现象。

9. 本发明中的平面修剪装置不仅能够根据障碍物通过前臂的弯曲进行水平方向的避让，而且还能够通过可升降的后臂对障碍物进行竖直方向的避让，另外，可升降的后臂能够实现修剪高度的自动调整。

附图说明

图1是实施例一中的绿篱修剪装置的结构图。

图2是实施例一中的第一成像系统的局部剖切图。

图3是实施例一中的机械臂的结构图。

图4是实施例一中的机械臂的另一个角度的结构图。

图5是实施例一中的立体修剪装置的结构图。

图6是实施例一中的平面修剪装置的结构图。

主要附图标记说明：

100-全向行驶小车，101-前端，102-后端，103-顶部，104-底部，110-第一影像识别系统，111-第一摄像头，112-遮光罩，113-罩口，114-毛刷，120-第二影像识别系统，121-第二摄像头；

200-机械臂，201-转动端，202-摆动端，220-安装座，221-座体，222-转动座，223-第一驱动电机，224-第一导轨，225-第二导轨，226-第一滑座，227-第二滑座，228-第二驱动电机，229-第三驱动电机，230-第一皮带轮组，231-第一螺杆，232-第二皮带轮组，233-第二螺杆，240-摆动连杆组件，241-第一连杆，242-第二连杆，243-第三连杆，244-第四连杆，260-定向连杆组件，261-三角转座，262-第一连接端，263-第二连接端，264-第三连接端，265-固定杆，266-连接座，267-第一活动杆，268-第二活动杆；

300-立体修剪装置，301-刀架，302-修剪口，303-安装臂，310-第一减速装置，311-第一减速电机，320-刀盘组件，321-刀盘，322-第一驱动部，323-第四驱动电机，324-减速箱，325-电机保护罩，326-刀盘保护罩；

400-平面修剪装置，401-后臂，402-前臂，403-导轨，404-导轮，405-立柱，410-避障驱动部，411-第二减速箱，412-第二减速电机，420-刀片驱动部，421-刀片电机，422-曲柄连杆机构，430-刀片，440-第二驱动部；

500-控制器。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“顶面”、“底面”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”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和简化描述，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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到术语“第一”、“第二”、“第三”只是用于描述目的以及区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

实施例一：

如图1图6所示，该实施例中的绿篱修剪装置包括：全向行驶小车100，前端101，后端102，顶部103，底部104，第一影像识别系统110，第一摄像头111，遮光罩112，罩口113，毛刷114，第二影像识别系统120，第二摄像头121，机械臂200，转动端201，摆动端202，安装座220，座体221，转动座222，第一驱动电机223，第一导轨224，第二导轨225，第一滑座226，第二滑座227，第二驱动电机228，第三驱动电机229，第一皮带轮组230，第一螺杆231，第二皮带轮组232，第二螺杆233，摆动连杆组件240，第一连杆241，第二连杆242，第三连杆243，第四连杆244，定向连杆组件260，三角转座261，第一连接端262，第二连接端263，第三连接端264，固定杆265，连接座266，第一活动杆267，第二活动杆268，立体修剪装置300，刀架301，修剪口302，安装臂303，第一减速装置310，第一减速电机311，刀盘组件320，刀盘321，第一驱动部322，第四驱动电机323，减速箱324，电机保护罩325，刀盘保护罩326，平面修剪装置400，后臂401，前臂402，导轨403，导轮404，立柱405，避障驱动部410，第二减速箱411，第二减速电机412，刀片驱动部420，刀片电机421，曲柄连杆机构422，刀片430，第二驱动部440，控制器500。

全向行驶小车100，全向行驶小车100为长方体结构，其包括相对的前端101和后端102以及顶部103和底部104，前端101安装有第一影像识别系统110，后端102安装有第二影像识别系统120，在底部104安装有四个麦克纳姆轮，在顶部103安装有带有动力电池的控制器500；第一影像识别系统110包括：第一摄像头111、遮光罩112和毛刷114；第一摄像头111安装在设于前端101，第一摄像头111的拍摄方向朝向底部104，遮光罩112安装在前端101并将第一摄像头111包围，在遮光罩112朝向底部104的部位开设有罩口113，毛刷114安装在罩口113的外周，第二影像系统120包括第二摄像头121，第二摄像头121的拍摄方向朝向底部104。

机械臂200上设置有转动端201和摆动端202，转动端201通过安装座220安装在顶部103上；安装座220包括：座体221和转动座222，座体221的一端与顶部103固定连接，转动座222的一端与座体221的另一端转动连接并通过第一驱动电机223驱动其进行转动，转动座222上安装有第一导轨224和第二导轨225，第一导轨224为水平方向安装，第二导轨225为竖直方向安装，第一导轨224上安装有可滑动的第一滑座226，第二导轨225上安装有可滑动的第二滑座227，转动座222上安装有第二驱动电机228和第三驱动电机229，第二驱动电机228的输出端通过第一皮带轮组230与第一螺杆231的一端连接，第一螺杆231穿过第一滑座226，当其转动时能够驱动第一滑座226进行移动，第二驱动电机229的输出端通过第二皮带轮组232与第二螺杆233的一端连接，第二螺杆233穿过第二滑座227，当其转动时能够驱动第二滑座227进行移动。

机械臂200的主体包括摆动连杆组件240和定向连杆组件260；摆动连杆组件240包括相互平行的第一连杆241和第二连杆242；第一连杆241的一端与第一滑座226铰接，第二连杆242的一端与第二滑座227铰接，在第一连杆241和第二连杆242之间设有相互平行的第三连杆243和第四连杆244，第三连杆243的一端与第一连杆241的一端铰接，第三连杆243的另一端与第二连杆242铰接，第四连杆244的一端与第二连杆242的另一端铰接，第四连杆244的中部与第一连杆241的另一端铰接，第四连杆244的另一端向前端101延伸，第一连杆241、第二连杆242、第三连杆243和第四连杆244相互连接成一个平行四边形的连杆结构；定向连杆组件260包括：三角转座261、固定杆265、连接座266、第一活动杆267和第二活动杆268；三角转座261为三角形，其三个角部设置有第一连接端262、第二连接端263和第三连接端264，三者的连线为三角形，第二连接端263与第三连接端264的连线始终处于水平状态；第一连接端262与第一连杆241的另一端铰接，固定杆265的一端与第一滑座226固定连接，连接座266的一侧与第四连杆244的另一端铰接，第一活动杆267与第一连杆241平行，第一活动杆267的两端分别与第二连接端263和固定杆265的另一端铰接，第二活动杆268的两端分别与第三连接端264和连接座266的一端铰接，连接座266的另一端安装有第一减速装置310，当第一滑座226和第二滑座227同步移动式，摆动端202能够向转动端201靠近或远离，当摆动端202移动时，摆动端202的端面始终保持水平状态。

立体修剪装置300包括刀架301，刀架301的一端与第一减速装置310的输出端连接，刀架301的另一端设置有两条刀架臂303，两个刀架臂303围合成修剪口302的两个侧部，修剪口302的两侧安装有多个刀盘组件320，各刀盘组件320从刀架301的一端向其另一端以直线的路线间隔设置，刀盘组件320包括刀盘321以及驱动刀盘321进行转动的第一驱动部322，刀盘321的转动轴线与刀架301的转动轴线相互垂直；第一减速装置310包括第一减速电机311，第一减速电机311的输出端通过蜗杆齿轮机构与第一减速装置310的输出端连接；第一驱动部322包括第四驱动电机323，第四驱动电机323通过减速箱324与刀盘321进行连接，第四驱动电机323的周围安装有电机保护罩325，刀盘321的一侧安装有刀盘保护罩326。

另外，各刀盘组件320也可以沿弧形的路线从刀架301的一端向其另一端间隔设置，该设置路线能够根据修剪的造型，通过改变刀架臂303的形状而进行调整。

平面修剪装置400包括：立柱405、后臂401、前臂402、避障驱动部410、刀片驱动部420以及刀片430；立柱405与顶部103相垂直，其一端固定连接在顶部103上，立柱405的另一端从顶部103向外延伸并安装有与其方向相同的导轨403，后臂401与立柱405相垂直，其一端套在立柱405的另一端上，后臂401上设置有与导轨403相匹配的导轮404，通过导轮404与导轨403的相互配合使后臂401能够沿立柱405的另一端滑动，立柱405上安装有第二驱动部440，该第二驱动部440为电缸结构，第二驱动部440的伸缩端与后臂401连接用于驱动后臂401沿导轨403进行滑动，除此之外第二驱动部440还能够采用液压缸、气缸、滑轮组件、丝杆滑套组件等多种线性驱动形式；后臂401的另一端通过避障驱动部410与前臂402的一端转动连接，刀片430安装在前臂402的另一端并能够沿前臂402的进行移动，避障驱动部410包括第二减速箱411和第二减速电机412，第二减速箱411固定安装在后臂401的另一端，第二减速电机412的输出端与第二减速箱411的输入端连接，第二减速箱411的输出端与前臂402的一端连接，当第二减速电机412启动时能够驱动前臂402的另一端向后臂401的一侧摆动；刀片驱动部420安装在前臂402上并与刀片430的一端连接，刀片驱动部420包括安装在前臂402上的刀片电机421，刀片电机421的输出端通过曲柄连杆机构422与刀片430的一端进行连接，当刀片电机421启动后能够驱动刀片430沿前臂402进行往复运动。

实施例二：

该实施例公开了一种绿篱修剪方法，其通过上述实施例中的绿篱修剪装置来实施，具体包括如下步骤：

场地标记：沿公路绿篱两侧的边线对绿化植物的位置进行打点标记，使各标记点分别与绿植的位置相互对应，并且对各标记点进行编号，并在数据库中记录相邻的两个标识点之间是否存在障碍物；

巡航定位：通过第一影像识别系统110对边线和标记点进行识别，使全向行驶小车100沿边线巡航，当遇到标记点时，全向行驶小车100停止并进行修剪作业，在全向行驶小100巡航的过程中，同时通过第二影像识别系统120对上一个标记点和边线再次识别确认，以防止标记点的遗漏或偏航；

立体修剪：当全向行驶小车100自动定位后，读取绿植的坐标，机械臂200向绿篱进行转动，使绿植进入到刀架301的修剪口302中，第一减速电机311和第四驱动电机323同时启动，使刀盘321与刀架301同时转动，使立体修剪装置300将绿植修剪成圆柱或圆球形状，修剪完成后，机械臂200回转复位；

平面修剪：当立体修剪完成后，全向行驶小车100继续巡航，平面修剪装置400中的前臂402打开，在全向行驶小车100向前行进时，刀片电机421驱动刀片430进行往复运动，将绿植的高度进行修剪，当读取到存在带有障碍物的标记点时，避障驱动部410能够驱动前臂402回收，实现自动避障，当高度方向存在障碍物时，第二驱动部440能够驱动后臂401进行升降，从而对高度方向上障碍物进行避让。

综上所述，本发明通过在全向行驶小车的前后端设置有第一影像识别系统能够对绿篱的边线的标记点实现识别以及对绿植进行坐标计算与确定，再通过机械臂带动立体修剪装置对绿植进行全自动的个性化修剪，通过平面修剪装置对绿植的高度进行修剪，并且通过预先做好的标记数据能够在装置巡航的过程中实现对障碍物的主动避让，不仅实现了绿篱的自动个性化修剪，而且修剪效率被提升，节省了大量的人力物力，并且使作业安全性得到了提高。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的，这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够在阅读完本说明书后可在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改、替换、变型以及各种不同的选择和改变，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种绿篱修剪装置，其特征在于，包括：

全向行驶小车（100），所述全向行驶小车（100）包括相对的前端（101）和后端（102）以及顶部（103）和底部（104），所述前端（101）设有第一影像识别系统（110），所述后端（102）设有第二影像识别系统（120）；

机械臂（200），所述机械臂（200）包括转动端（201）和摆动端（202），所述转动端（201）通过安装座（220）以可转动的方式设置在所述顶部（103）上，所述摆动端（202）能够绕所述转动端（201）转动，所述摆动端（202）能够向所述转动端（201）靠近或远离，当所述摆动端（202）移动时，所述摆动端（202）的端面始终保持水平状态；

立体修剪装置（300），其包括刀架（301），所述刀架（301）的一端通过第一减速装置（310）与所述摆动端（202）的端面转动连接，所述刀架（301）的另一端设有修剪口（302），所述修剪口（302）的两侧设有若干个刀盘组件（320），各所述刀盘组件（320）从所述刀架（301）的一端向其另一端间隔设置，所述刀盘组件（320）包括刀盘（321）以及驱动所述刀盘（321）进行转动的第一驱动部（322），所述刀盘（321）的转动轴线与所述刀架（301）的转动轴线相互垂直；

平面修剪装置（400），其包括立柱（405）、后臂（401）、前臂（402）、避障驱动部（410）、刀片驱动部（420）以及刀片（430）；所述立柱（405）的一端固定设置在所述顶部（103）上，所述立柱（405）的另一端从所述顶部（103）向外延伸，所述后臂（401）与所述立柱（405）相垂直，其一端以可滑动的方式设于所述立柱（405）的另一端，所述后臂（401）的另一端通过所述避障驱动部（410）与所述前臂（402）的一端转动连接，所述刀片（430）以可滑动的方式设于所述前臂（402）的另一端，所述避障驱动部（410）能够驱动所述前臂（402）的另一端向所述后臂（401）的一侧摆动，所述刀片驱动部（420）设于所述前臂（402）上并与所述刀片（430）的一端连接，其用于驱动所述刀片（430）沿所述前臂（402）进行往复运动；

控制器（500），所述控制器（500）内设有动力电池，所述控制器（500）同时与所述全向行驶小车（100）、所述第一影像识别系统（105）、所述第二影像识别系统（106）、所述第一减速装置（310）、所述第一驱动部（322）、所述避障驱动部（410）和所述刀片驱动部（420）电性连接。

2.根据权利要求1所述的绿篱修剪装置，其特征在于，所述第一影像识别系统（110）包括：

第一摄像头（111），其设于所述前端（101），所述第一摄像头（111）的拍摄方向朝向所述底部（104）；

遮光罩（112），所述遮光罩（112）设于所述前端（101），所述第一摄像头（111）位于所述遮光罩（112）内，在所述遮光罩（112）朝向所述底部（104）的一侧开设有罩口（113）；

毛刷（114），其设于所述罩口（113）的外周。

3.根据权利要求1所述的绿篱修剪装置，其特征在于，所述第二影像系统（120）包括第二摄像头（121），所述第二摄像头（121）的拍摄方向朝向所述底部（104）。

4.根据权利要求1所述的绿篱修剪装置，其特征在于，所述安装座（220）包括：

座体（221），其一端与所述顶部（103）固定连接；

转动座（222），其一端与所述座体（221）的另一端转动连接，并通过第一驱动电机（223）驱动其进行转动，所述转动座（222）上设有水平设置的第一导轨（224）和竖直设置的第二导轨（225），所述第一导轨（224）上设有可滑动的第一滑座（226），所述第二导轨（225）上设有可滑动的第二滑座（227），所述转动座（222）上设有第二驱动电机（228）和第三驱动电机（229），所述第二驱动电机（228）的输出端通过第一皮带轮组（230）与第一螺杆（231）的一端连接，所述第一螺杆（231）穿过所述第一滑座（226）并能够驱动其进行移动，所述第二驱动电机（229）的输出端通过第二皮带轮组（232）与第二螺杆（233）的一端连接，所述第二螺杆（233）穿过所述第二滑座（227）并能够驱动其进行移动。

5.根据权利要求4所述的绿篱修剪装置，其特征在于，所述机械臂（200）还包括摆动连杆组件（240）和定向连杆组件（260）；

所述摆动连杆组件（240）包括相互平行的第一连杆（241）和第二连杆（242）；所述第一连杆（241）的一端与所述第一滑座（226）铰接，所述第二连杆（242）的一端与所述第二滑座（227）铰接，在所述第一连杆（241）和所述第二连杆（242）之间设有相互平行的第三连杆（243）和第四连杆（244），所述第三连杆（243）的一端与所述第一连杆（241）的一端铰接，所述第三连杆（243）的另一端与所述第二连杆（242）铰接，所述第四连杆（244）的一端与所述第二连杆（242）的另一端铰接，所述第四连杆（244）的中部与所述第一连杆（241）的另一端铰接；

所述定向连杆组件（260）包括三角转座（261）、固定杆（265）、连接座（266）、第一活动杆（267）和第二活动杆（268），所述三角转座（261）设有成三角形设置的第一连接端（262）、第二连接端（263）和第三连接端（264），所述第一连接端（262）与所述第一连杆（241）的另一端铰接，所述固定杆（265）的一端与所述第一滑座（226）固定连接，所述连接座（266）的一侧与所述第四连杆（244）的另一端铰接，所述第一活动杆（267）与所述第一连杆（241）平行，所述第一活动杆（267）的两端分别与第二连接端（263）和所述固定杆（265）的另一端铰接，所述第二活动杆（268）的两端分别与第三连接端（264）和所述连接座（266）的一端铰接，所述连接座（266）的另一端设有所述第一减速装置（310）。

6.根据权利要求1所述的绿篱修剪装置，其特征在于，所述第一减速装置（310）包括第一减速电机（311），所述第一减速电机（311）的输出端通过蜗杆齿轮机构与所述第一减速装置（310）的输出端连接，所述刀架（301）的一端与所述第一减速装置（310）的输出端连接。

7.根据权利要求1所述的绿篱修剪装置，其特征在于，所述第一驱动部（322）包括第四驱动电机（323），所述第四驱动电机（323）通过减速箱（324）与所述刀盘（321）连接，所述第四驱动电机（323）上围设有电机保护罩（325），所述刀盘（321）的一侧设有刀盘保护罩（326）。

8.根据权利要求1所述的绿篱修剪装置，其特征在于，所述立柱（405）的另一端设有导轨（403），所述后臂（401）的一端套设在所述立柱（405）的另一端上并设有与所述导轨（403）相匹配的导轮（404），所述立柱（405）上设有第二驱动部（440），所述第二驱动部（440）与所述后臂（401）连接用于驱动所述后臂（401）沿所述导轨（403）进行滑动。

9.根据权利要求1所述的绿篱修剪装置，其特征在于，所述避障驱动部（410）包括第二减速箱（411）和第二减速电机（412），所述第二减速箱（411）固定设于所述后臂（401）的另一端，所述第二减速电机（412）的输出端与所述第二减速箱（411）的输入端连接，所述第二减速箱（411）的输出端与所述前臂（402）的一端连接；所述刀片驱动部（420）包括设于所述前臂（402）上的刀片电机（421），所述刀片电机（421）的输出端通过曲柄连杆机构（422）与所述刀片（430）的一端进行连接。

10.一种绿篱修剪方法，其通过如权利要求1到9任一项所述的绿篱修剪装置来实施，其特征在于，包括如下步骤：

场地标记：沿公路绿篱两侧的边线对绿化植物的位置进行打点标记，并且对各标记点进行编号，并记录相邻的两个标识点之间是否有障碍物；

巡航定位：通过所述第一影像识别系统（110）对边线和标记点进行识别，使所述全向行驶小车（100）沿边线巡航，当遇到标记点时，停止并进行修剪作业，在所述全向行驶小（100）巡航的过程中，再通过所述第二影像识别系统（120）对上一个标记点和边线再次识别确认，以防止标记点的遗漏或偏航；

立体修剪：当所述全向行驶小车（100）自动定位后，读取绿植的坐标，所述机械臂（200）向绿篱进行转动，通过所述立体修剪装置（300）将绿植修剪成圆柱或圆球形状，修剪完成后，所述机械臂（200）回转复位；

平面修剪：当立体修剪完成后，所述全向行驶小车（100）继续巡航，所述平面修剪装置（400）中的所述前臂（402）打开，在所述全向行驶小车（100）向前行进时，将绿植的高度进行修剪，当读取到存在带有障碍物的标记点时，所述避障驱动部（410）能够驱动所述前臂（402）回收，实现自动避障。

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