CN115843563B - 基于力矩平衡原理的无人机除梢装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于力矩平衡原理的无人机除梢装置及其控制方法，装置包括连接固定装置、摄像装置、修剪装置主体、驱动装置、旋转装置、无刷电机固定板、滚珠丝杆、滑块、无刷电机和刀片；使用时，先将除梢装置固定在无人机上，通过摄像装置采集的图像搜寻目标并进行无人机位置调整，然后通过中控控制无刷电机开始工作，带动刀片进行旋转，同时刀片工作范围是可以重叠的，可以加大除梢的力度，更好进行果树除梢作业。本发明中，无刷电机的正反转还可以在一定程度下增加除梢过程中无人机的稳定性；本发明适合在果园果树除梢领域使用。

Description

基于力矩平衡原理的无人机除梢装置及其控制方法

技术领域

本发明属于智能制造的技术领域，特别涉及一种基于力矩平衡原理的无人机除梢装置及其控制方法。

背景技术

自动化机械技术在果树修剪中得到了广泛的应用，不仅提高了果树的修剪效率,还在一定程度上保障果园的种植效果,减轻人力成本。但在高空机械农业机械应用上面目前常见的只有植保无人机，而在植保无人机采果在当前的社会应用中还没有完全的普及开，现有的植保无人机又多数以喷雾为主，在果树除梢的应用中相当于一片空白。

目前,果树整形控梢主要采用以人工为主的单枝选择控梢和以机械控梢装置为主的整株几何修剪。前者主要依据不同果树品种的控梢技术要求和所在地的气候条件进行单枝控梢，是以人工为主、机械协助的控梢方式，该方式对控梢人员技术要求高，控梢效率低；后者主要通过把控梢装置固定在牵引机具上，依靠可以上下移动及左右回转的作业臂，对树冠修剪出一定的几何形状，其切割装置多采用液压驱动，作业效率高，适合规模化种植的果园。但在针对较为高的果树时，很多机械的高度不符合果树的高度，这也导致果树的树冠很难控梢。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，本发明提供了一种基于力矩平衡原理的无人机除梢装置及其控制方法，够装载到无人机上，并可以进行高空果树除梢作业。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种基于力矩平衡原理的无人机除梢装置，包括摄像装置、除梢装置主体、驱动装置、旋转装置及修剪装置；

所述摄像装置设置在除梢装置主体上，所述摄像装置用于采集树梢区域的图像；

所述除梢装置主体包括多根连接杆和安装座，所述安装座设置在连接杆的底部，所述连接杆的顶部设置有连接紧固装置，所述连接紧固装置用于连接无人机；

所述驱动装置设置在安装座上，包括驱动装置外壳、电池、驱动板和传感器，所述电池、驱动板和传感器设置在驱动装置外壳内，所述驱动板控制修剪装置中电机的启动与关停，所述传感器包括：用于采集无人机的无人机角度变化量的陀螺仪、用于检测无人机的高度的气压传感器以及用于检测工作的稳定情况的震动传感器；所述陀螺仪、气压传感器和震动传感器都与驱动板连接，驱动板中会编写对应传感器的程序，在对应传感器发出什么样的信号无人机除梢装置和无人机执行的命令都会进行详细的进行编写分类；

所述修剪装置通过旋转装置与驱动装置的底部连接，所述修剪装置包括无刷电机固定板、滚珠丝杆、滑块、无刷电机以及刀片，所述旋转装置一端使用螺栓紧固在除梢装置主体上，另外一端使用螺栓紧固在无刷电机固定板上，所述滚珠丝杆设置在无刷电机固定板的凹槽内，所述滑块设置在无刷电机固定板上并穿过滚珠丝杆，所述滑块可沿滚珠丝杆进行滑动，所述无刷电机一端设置在滑块上，另一端设置有刀片。

作为优选的技术方案，所述摄像装置包括双目摄像头和双目摄像头支架，所述双目摄像头支架设置在驱动装置外壳上；所述双目摄像头进行采集树梢区域的图像，采集的图像通过线路连接将图像传输到无人机机载处理器中，对图像进行处理，分析处理树梢的位置和粗细信息，处理完毕后将树梢的位置及粗细信息反馈给无人机的飞控，无人机飞控通过机载处理器处理后的树梢位置信息和粗细信息进行飞行定位和路劲规划。

作为优选的技术方案，所述旋转装置是采用伺服电机来形成的旋转装置，通过在控制板的程序设置旋转的度数，和执行命令条件，来达到旋转的目的。

作为优选的技术方案，所述滑块为两个，分别安装在无刷电机固定板的左右两侧，并与滚珠丝杆装置进行连接；每个滑块上安装一个无刷电机，每个无刷电机上安装一个刀片；两个滑块的高度间隔等于刀片的厚度，通过控制板的程序可以对滚珠丝杆装置进行控制，进而控制滑块的移动，最终达到对除梢区域的控制。

作为优选的技术方案，两个无刷电机分别速度相同的正转和反转，形成满足动力臂长*动力＝阻力臂长*阻力的力矩平衡原理，达到力矩相互抵消的作用，同时两个刀片也需要根据无刷电机的旋转方向来安装。

作为优选的技术方案，所述滚珠丝杆用于控制两个刀片的位置，当两个刀片靠近时，形成重合除梢区域，并可在重合除梢区域内形成类似剪刀的结构_，以此增加对树梢的剪切力。

第二方面，本发明提供了一种基于力矩平衡原理的无人机除梢装置的控制方法，包括下述步骤：

S1、将无人机除梢装置通过连接紧固装置与无人机固定连接，调节无人机的平衡，通过摄像装置识别果树，并规划出需要除梢的除梢作业点，无人机的路径规划系统根据除梢作业点进行路径规划，无人机的飞控系统通过控制无人机飞至指定位置，在到达指定位置后，反馈信号，启动无人机除梢装置，开始修剪作业；

S2、无人机除梢装置在作业过程中，摄像装置会继续处于工作状态，一方面识别所规划路径上树梢的位置和粗细程度，同时也会识别树梢在无人机风场条件下出现下压和左右摇摆的变化情况，此时无人机的飞控系统会根据树梢的位置和周围环境调整无人机的作业位置；

S3、无人机在抵达除梢作业点后，会根据摄像装置反馈的作业区域大小，通过滚珠丝杆调节无刷电机和刀片的位置，确定最佳的作业区域；

S4、除梢作业过程中如果出现无人机机身晃动幅度过大的情况，传感器感应的晃动数值达到设定点时，会立即停止除梢作业，使刀片快速停止转动，以免出现伤人事件；

S5、在完成除梢作业后，无人机会先飞至识别区域，对除梢果树进行识别，并对除梢区域进行判定，判定除梢效果是否达到预期效果，达到预期效果后，无人机进行返航操作；若无法达到预期效果，无人机会再次进行除梢作业操作，对未达标区域再次进行除梢作业。

作为优选的技术方案，还包括下述步骤：

在确定无人机平衡后，无人机开始自检系统，完成后，无人机开始起飞，飞到设定高度后，无人机起落架上升后，旋转装置开始调整平台的方向，变换无刷电机固定板的方向，使得无刷电机固定板长的方向面对无人机正面方向，旋转后，通过水平装置来确定无人机的稳定性后，无人机开始除梢程序。

作为优选的技术方案，在步骤S1中，无人机通过环扫的方式进行果树树顶的三维图建立，通过摄像装置识别果树和果树上的树梢区域，对相应的树梢点进行三维信息标注，标注完成后，根据三维建模信息计算出树梢点的位置时候满足无人机除梢的作业条件，作业条件满足的情况下，将其定为一个无人机路径点，若不满足，则将其标注为特殊点，上报无人机的后台系统。

作为优选的技术方案，在步骤S2中，摄像装置时刻反馈修剪范围内果树的树枝的位置和粗细程度，并且会进行评估，是否可以切断，是否会影响无人机的稳定；若无影响，则会判断是否需要将刀片进行重合提高切削力：若不需要，则按照原路径进行除梢作业；若需要，则会控制滚珠丝杆启动，改变刀片的位置，再根据改变后的除梢作业半径进行重新的路径规划；若判断为会对无人机产生影响，则会避开无法切断树枝，对原路劲进行微调。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明能够中和电机在转动过程中产生的转动力矩，可以使得无人机飞行过程和修剪过程中更稳定。

(2)本发明使用的是基于视觉处理系统开发的，可以通过视觉系统处理图像，自动识别和规划除梢路径，以及实时更新除梢路径。

(3)本发明提出的使用转动力矩相互抵消原理的无人机修剪装置的应用的方案，可以为后续无人机提供参考，有利于提高无人机在果园中实现无人机修剪作业提供了基础。

(4)本发明能够在修剪过程中通过视觉系统自动调整无人机位置，使得除梢部位始终处于修剪中心。同时也可通过滚珠丝杆装置来调节无刷电机的位置，来进行除梢半径的调整。

(5)本发明可以通过旋转装置来选装除梢的方向，这使得工作区域和无人机的起落架之间不会起冲突，同时也可以使得无人机不用大角度的调整自身方位即可改变除梢方向。

(6)本发明在双刀片的设计上，是可以形成剪刀的除梢方式，通过双刀片作用，可以除梢更粗的树梢和树枝。

(7)本发明可以根据视觉系统自动调节无人机的高低，使得修剪的树枝在受无人机风场的影响下也可以进行修剪。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例除梢装置的结构示意图；

图2是本发明实施例除梢装置的整体示意图；

图3是本发明实施例除梢装置的连接紧固模块的整体示意图；

图4是本发明实施例除梢装置的主体的整体示意图；

图5是本发明实施例除梢装置的驱动模块的整体示意图；

图6是本发明实施例除梢装置的无刷电机固定板的整体示意图；

图7是本发明实施例除梢装置的滑块的整体示意图；

图8是本发明实施例除梢装置的不同高度滑块安装后的整体示意图；

图9是本发明实施例除梢装置的无刷电机和刀片安装后的整体示意图；。

附图标号说明：

1、连接紧固装置；1-1、圆弧形结构；1-2、安装孔；

2、摄像装置；

3、修剪装置主体；3-1、连接杆；3-2、安装座；

4、驱动装置；4-1、驱动装置外壳；

5、旋转装置；

6、无刷电机固定板；6-1、固定板本体；6-2、第一滑轨；6-3、第二滑轨；6-4、十字孔；6-5、第一丝杆安装孔；6-6、滑轨凹槽；

7滚珠丝杆；

8、滑块；8-1、第二丝杆安装孔；

9、无刷电机；

10、刀片。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

如图1、图2所示，本实施例基于力矩平衡原理的无人机除梢装置，包括连接固定装置1、摄像装置2、修剪装置主体3、驱动装置4、旋转装置5、无刷电机固定板6、滚珠丝杆7、滑块8、无刷电机9和刀片10；所述连接固定装置1设置在修剪装置主体3上，所述驱动装置4设置在修剪装置主体3的下部，所述无刷电机固定板6通过旋转装置5与驱动装置4连接，所述滚珠丝杆7穿过无刷电机固定板6，所述无刷电机9通过滑块8设置在无刷电机固定板6上，所述刀片10设置在滑块8上。所述摄像装置2采用螺栓固定连接在除梢装置主体上，整个装置以除梢装置主体为基础搭建，其他部件可以均可以拆卸换装

进一步的，如图3所示，所述连接固定装置1包括两个对称的圆弧形结构1-1，在圆弧形结构1-1上设有安装孔1-2，安装时，两个圆弧形结构1-1通过紧固件固定连接，安装孔1-2安装可安装在修剪装置主体3上，从而使得本装置的适配性更强。

进一步的，所述摄像装置2包括双目摄像头和双目摄像头支架，所述双目摄像头支架设置在驱动装置外壳上；所述双目摄像头进行采集树梢区域的图像，采集的图像通过线路连接将图像传输到无人机机载处理器中，对图像进行处理，分析处理树梢的位置和粗细信息，处理完毕后将树梢的位置及粗细信息反馈给无人机的飞控，无人机飞控通过机载处理器处理后的树梢位置信息和粗细信息进行飞行定位和路劲规划。

更进一步的，所述双目摄像头采集图像，需要通过前期采集图片，再通过模型训练，训练果树与树梢的数据集，实现可以通过处理器实时采集摄像头信息，识别果树和树梢的信息，并进行标记，识别相应的坐标信息，并判断周围果树环境是否对无人机除梢作业有影响，若可以进行除梢作业，处理器会根据识别出的果树和树梢的信息，和相应的坐标信息，以及前期测试的在无人风场下树梢的下压程度来决定树梢的除梢作业点，决定后将除梢位置反馈给无人机飞控，同时无人机会通过双目视觉摄像头所采集的图像信息进行飞行定位。

进一步的，如图4所示，所述除梢装置主体3包括四根连接杆3-1和安装座3-2，所述安装座3-2设置在连接杆3-1的底部，所述连接杆3-1的顶部穿过所述连接紧固装置的安装孔1-2，所述连接紧固装置1用于连接无人机。

更进一步的，所述除梢装置主体3重心保持在中心，安装后，保持无人机的中心不变，保持无人机飞行的稳定性和安全性。

可以理解的是，为尽可能降低无人机的负载，所述除梢装置主体3所使用材料在强度满足的同时采用轻质材料。

进一步的，所述驱动装置4设置在安装座上，包括驱动装置外壳4-1、电池、驱动板和传感器，所述电池、驱动板和传感器设置在驱动装置外壳内，所述驱动板控制修剪装置中电机的启动与关停，所述传感器包括：用于采集无人机的无人机角度变化量的陀螺仪、用于检测无人机的高度的气压传感器以及用于检测工作的稳定情况的震动传感器；所述陀螺仪、气压传感器和震动传感器都与驱动板连接，驱动板中会编写对应传感器的程序，在对应传感器发出什么样的信号无人机除梢装置和无人机执行的命令都会进行详细的进行编写分类。

更进一步的，如图5所示，所述驱动装置外壳4-1是弯折过后形成一个长方形的空间，空间中放置电池和控制板，驱动装置外壳4-1的中心设置了摄像装置2的连接点，在驱动装置外壳4-1的上方设置由摄像头支架和双目摄像头。

进一步的，所述旋转装置5一端固定在驱动装置外壳4-1上，另一端穿过无刷电机固定板6的中心，所述旋转装置5由伺服电机来形成的旋转装置，通过在控制板的程序设置旋转的度数，和执行命令条件，来达到旋转的目的。

所述修剪装置通过旋转装置与驱动装置的底部连接，所述修剪装置包括无刷电机固定板、滚珠丝杆、滑块、无刷电机以及刀片，所述旋转装置一端使用螺栓紧固在除梢装置主体上，另外一端使用螺栓紧固在无刷电机固定板上，所述滚珠丝杆设置在无刷电机固定板的凹槽内，所述滑块设置在无刷电机固定板上并穿过滚珠丝杆，所述滑块可沿滚珠丝杆进行滑动，所述无刷电机一端设置在滑块上，另一端设置有刀片。

进一步的，如图5所示，所述无刷电机固定板6包括固定板本体6-1、第一滑轨6-2和第二滑轨6-3；所述第一滑轨6-2和第二滑轨6-3安装在固定板本体6-1的两侧；所述固定板本体6-1中间设有用于安装旋转装置5的十字孔6-4，所述十字孔6-4能够更加稳固的将旋转装置进行固定；所述第一滑轨6-2和第二滑轨6-3结构相同，中间设有第一丝杆安装孔6-5，两侧设置有滑轨凹槽6-6；安装时，滚珠丝杆7从第一丝杆安装孔6-5穿过，所述滑块8与滑轨凹槽6-6相匹配。

可以理解的是，所述无刷电机固定板6是可以更换的部件，可以根据自己所采用的部件灵活更换。

进一步的，如图7所示，所述滑块8呈“凹字形”，可以很好的在第一滑轨6-2和第二滑轨6-3上自由滑动，所述滑块8上也设有第二丝杆安装孔8-1；工作时，所述滚珠丝杆7穿过第二丝杆安装孔8-1，从而带动滑块在第一滑轨6-2和第二滑轨6-3上滑动。

进一步的，如图8所示，所述滑块为两个，分别安装在无刷电机固定板的左右两侧，并与滚珠丝杆装置进行连接，每个滑块上安装一个无刷电机，每个无刷电机上安装一个刀片；两个滑块的高度间隔等于刀片的厚度，可以通过高度差避免两个刀片碰撞的同时，可以形成刃口交合的形态，这种形态的除梢力度更加强力。通过控制板的程序可以对滚珠丝杆装置进行控制，进而控制滑块的移动，最终达到对除梢区域的控制。

进一步的，如图9所示，所述刀片10安装在无刷电机9上，所述无刷电机为两套，所述两套相同的无刷电机，转动方向是相反的，通过相反的转动，尽可能的抵消自转和修剪时产生的作用力，维持无人机飞行和修剪过程中的稳定。

在本申请的另一个实施例中，还提供了一种基于力矩平衡原理的无人机除梢装置的控制方法，该控制方法包括下述步骤：

S1、安装无人机除梢装置后，调节无人机的平衡；在确定无人机平衡后，无人机开始自检系统，完成后，无人机开始起飞，飞到一定高度后，无人机起落架上升后，旋转装置开始调整平台的方向；变换无刷电机固定板的方向，使得无刷电机固定板长的方向面对无人机正面方向；旋转后，通过水平装置来确定无人机的稳定性后，无人机开始除梢程序；

S2、首先，无人机通过环扫的方式进行果树树顶的三维图建立，通过双目视觉摄像头识别果树和果树上的树梢区域，对相应的树梢点进行三维信息标注，标注完成后，根据三维图的信息，根据三维建模信息计算出树梢点的位置时候满足无人机除梢的作业条件，作业条件满足的情况下，将其定为一个无人机路径点，若不满足，则将其标注为特殊点，上报后台系统。在完成计算后，无人机根据已标注的路径点进行路径规划，规划出最为适合和快速的无人机除梢路径，确定路径分割成不同飞行段上的飞行点反馈至无人机上，无人机通过飞控系统控制无人机飞至指定位置，启动除梢装置，根据开始的路劲点规划进行除梢作业，因为无人机在飞行过程中会产生风场，果树的树梢会在风场的作用下出现下压的情况，所以系统会根据不断地视觉信息反馈微调无人的高度，确保无人可以完成该点树梢的除梢作业，除梢作业完成后，会在系统中标注该除梢点已完成作业；

S3、无人机在除梢作业过程中，双目视觉摄像头始终会继续处于工作状态。时刻反馈修剪范围内果树的树枝的位置和粗细程度，并且会进行评估，是否可以切断，是否会影响无人机的稳定；若无影响，则会判断是否需要将刀片进行重合提高切削力：若不需要，则按照原路径进行除梢作业；若需要，则会控制滚珠丝杆装置启动，改变刀片的位置，再根据改变后的除梢作业半径进行重新的路径规划；若判断为会对无人机产生影响，则会避开无法切断树枝，对原路劲进行微调。同时也会识别树梢在无人机风场条件下的变化情况，根据树梢在风场的情况系统会进行针对性的对路劲进行微调，不断修正无人机的除梢路劲，达到最优的除梢效果。

S4、除梢作业过程中如果出现机身晃动幅度过大的情况下，系统会立即停止除梢作业，首先使除梢作业中快速旋转的刀片反转，达到最快的停止转动，以免出现无人机炸机，旋转的刀片伤人的情况。在刀片停止转动后，无人机会在飞控的作用下，飞离果树，进行自我稳定程序，若可以稳定后，会重新执行除梢程序。若无法稳定，在可操控的情况下尽可能的飞至预设的迫降点，若无法飞至，可选择在空旷的区域迫降。

S5、在完成除梢作业后，无人机会先飞至识别区域，对果树除梢后的效果再次进行环飞识别建模，特别会对其中的作业除梢点进行判定，判定除梢效果是否达到预期效果，达到预期效果后，无人机进行返航操作；若无法达到预期效果，无人机会再次进行除梢操作，对未达标区域再次进行精细化路径规划，以求达到最优的除梢效果。

进一步的，在步骤S1中，在调节平衡后，启动无人机，无人机起飞，先进行无人机设备检测，在检测完成后再进行除梢作业。

进一步的，在步骤S3中，会采用水平传感器对无人机的晃动程度进行检测，幅度过大时会立即停止除梢作业，并会驱动电机进行反转，使得刀片快速停止转动。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“里”等指示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申请而简化描述，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申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通，也可以是仅为表面接触。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：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；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.基于力矩平衡原理的无人机除梢装置，其特征在于，包括摄像装置、除梢装置主体、驱动装置、旋转装置及修剪装置；

所述摄像装置设置在除梢装置主体上，所述摄像装置用于采集树梢区域的图像；

所述除梢装置主体包括多根连接杆和安装座，所述安装座设置在连接杆的底部，所述连接杆的顶部设置有连接紧固装置，所述连接紧固装置用于连接无人机；

所述驱动装置设置在安装座上，包括驱动装置外壳、电池、驱动板和传感器，所述电池、驱动板和传感器设置在驱动装置外壳内，所述驱动板控制修剪装置中电机的启动与关停，所述传感器包括：用于采集无人机的无人机角度变化量的陀螺仪、用于检测无人机的高度的气压传感器以及用于检测工作的稳定情况的震动传感器；所述陀螺仪、气压传感器和震动传感器都与驱动板连接，驱动板中会编写对应传感器的程序，在对应传感器发出的信号无人机除梢装置和无人机执行的命令都会进行详细的进行编写分类；

所述修剪装置通过旋转装置与驱动装置的底部连接，所述修剪装置包括无刷电机固定板、滚珠丝杆、滑块、无刷电机以及刀片，所述旋转装置一端使用螺栓紧固在除梢装置主体上，另外一端使用螺栓紧固在无刷电机固定板上，所述滚珠丝杆设置在无刷电机固定板的凹槽内，所述滑块设置在无刷电机固定板上并穿过滚珠丝杆，所述滑块可沿滚珠丝杆进行滑动，所述无刷电机一端设置在滑块上，另一端设置有刀片；

所述摄像装置包括双目摄像头和双目摄像头支架，所述双目摄像头支架设置在驱动装置外壳上；所述双目摄像头进行采集树梢区域的图像，采集的图像通过线路连接将图像传输到无人机机载处理器中，对图像进行处理，分析处理树梢的位置和粗细信息，处理完毕后将树梢的位置及粗细信息反馈给无人机的飞控，无人机飞控通过机载处理器处理后的树梢位置信息和粗细信息进行飞行定位和路劲规划；

所述滑块为两个，分别安装在无刷电机固定板的左右两侧，并与滚珠丝杆装置进行连接；每个滑块上安装一个无刷电机，每个无刷电机上安装一个刀片；两个滑块的高度间隔等于刀片的厚度，通过控制板的程序对滚珠丝杆装置进行控制，进而控制滑块的移动，最终达到对除梢区域的控制；

两个无刷电机分别以相同的速度正转和反转，形成满足动力臂长*动力=阻力臂长*阻力的力矩平衡原理 ，达到力矩相互抵消的作用，同时两个刀片也需要根据无刷电机的旋转方向来安装；

所述滚珠丝杆用于控制两个刀片的位置，当两个刀片靠近时，形成重合除梢区域，并在重合除梢区域内形成剪刀的结构，以此增加对树梢的剪切力。

2.根据权利要求1所述基于力矩平衡原理的无人机除梢装置，其特征在于， 所述旋转装置是采用伺服电机来形成的旋转装置，通过在控制板的程序设置旋转的度数，和执行命令条件，来达到旋转的目的。

3.根据权利要求1-2中任一项所述基于力矩平衡原理的无人机除梢装置的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1、将无人机除梢装置通过连接紧固装置与无人机固定连接，调节无人机的平衡，通过摄像装置识别果树，并规划出需要除梢的除梢作业点，无人机的路径规划系统根据除梢作业点进行路径规划，无人机的飞控系统通过控制无人机飞至指定位置，在到达指定位置后，反馈信号，启动无人机除梢装置，开始修剪作业；

S2、无人机除梢装置在作业过程中，摄像装置会继续处于工作状态，一方面识别所规划路径上树梢的位置和粗细程度，同时也会识别树梢在无人机风场条件下出现下压和左右摇摆的变化情况，此时无人机的飞控系统会根据树梢的位置和周围环境调整无人机的作业位置；

S3、无人机在抵达除梢作业点后，会根据摄像装置反馈的作业区域大小，通过滚珠丝杆调节无刷电机和刀片的位置，确定最佳的作业区域；

S4、除梢作业过程中如果出现无人机机身晃动幅度过大的情况，传感器感应的晃动数值达到设定点时，会立即停止除梢作业，使刀片快速停止转动，以免出现伤人事件；

S5、在完成除梢作业后，无人机会先飞至识别区域，对除梢果树进行识别，并对除梢区域进行判定，判定除梢效果是否达到预期效果，达到预期效果后，无人机进行返航操作；若无法达到预期效果，无人机会再次进行除梢作业操作，对未达标区域再次进行除梢作业。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在步骤S1之前，还包括下述步骤：

在确定无人机平衡后，无人机开始自检系统，完成后，无人机开始起飞，飞到设定高度后，无人机起落架上升后，旋转装置开始调整平台的方向，变换无刷电机固定板的方向，使得无刷电机固定板长的方向面对无人机正面方向，旋转后，通过水平装置来确定无人机的稳定性后，无人机开始除梢程序。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在步骤S1中，无人机通过环扫的方式进行果树树顶的三维图建立，通过摄像装置识别果树和果树上的树梢区域，对相应的树梢点进行三维信息标注，标注完成后，根据三维建模信息计算出树梢点的位置是否满足无人机除梢的作业条件，作业条件满足的情况下，将其定为一个无人机路径点，若不满足，则将其标注为特殊点，上报无人机的后台系统。

6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在步骤S2中，摄像装置时刻反馈修剪范围内果树的树枝的位置和粗细程度，并且会进行评估，是否可以切断，是否会影响无人机的稳定；若无影响，则会判断是否需要将刀片进行重合提高切削力：若不需要，则按照原路径进行除梢作业；若需要，则会控制滚珠丝杆启动，改变刀片的位置，再根据改变后的除梢作业半径进行重新的路径规划；若判断为会对无人机产生影响，则会避开无法切断树枝，对原路径进行微调。