CN116171760B - 一种双臂轨道式梨园疏花装置、梨园装置及疏花方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种双臂轨道式梨园疏花装置、梨园装置及疏花方法，所述双臂轨道式梨园疏花装置包括机壳、三维立体疏花装置、相机、角度控制液压缸、移动装置和高度控制液压缸；机壳两侧均设置有摆动支架；三维立体疏花装置安装在摆动支架上；相机设置在摆动支架的一侧；角度控制液压缸的活动端与摆动支架相连，固定端与机壳相连；移动装置设置在机壳底部；高度控制液压缸一端与机壳底部相连，另一端与移动装置相连。本发明可以提高Y型棚架梨园疏花的精准性，防止地面颠簸对机器疏花作业造成的影响。

Description

一种双臂轨道式梨园疏花装置、梨园装置及疏花方法

技术领域

本发明涉及果园机械化疏花技术领域，特别是涉及一种双臂轨道式梨园疏花装置、梨园装置及疏花方法。

背景技术

疏花疏果能够减小果树的大小年差异、提升果实品质，是果园管理必经的农艺环节。传统的人工疏花方法耗工费时，浪费树体养分，已经不适应现代农业的发展。机械化疏花既能够有效提升作业效率、降低劳动成本，又能很好地节约树体养分，是果园现代化管理的一项热点技术。近年来，国家大力倡导智慧农业的发展，高效省力化智能疏花装备的研发，已经成为果园机械化的重要方向。

Y型棚架是一种源于韩国的梨园模式，因其防风防雹、适宜机械化作业，使果树冠状统一、主侧枝生长结构一致，近年来被国内种植户采用和推广。目前现有的疏花机型为地面作业机型，在实际应用中，存在着容易受到地面颠簸因素干扰的问题，且疏花稳定性欠佳。由于现有的疏花机型为随机打击式机型，疏花的精准性能有待进一步提升。

因此，亟需提出一种双臂轨道式梨园疏花装置、梨园装置及疏花方法，解决现有疏花机型存在的疏花稳定性欠佳以及疏花精准性较差的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种双臂轨道式梨园疏花装置、梨园装置及疏花方法，可以提高Y型棚架梨园疏花的精准性，防止地面颠簸对机器疏花作业造成的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双臂轨道式梨园疏花装置，包括机壳、三维立体疏花装置、相机、角度控制液压缸、移动装置和高度控制液压缸；

所述机壳两侧均设置有摆动支架；所述三维立体疏花装置安装在所述摆动支架上；所述相机设置在所述摆动支架的一侧；所述角度控制液压缸的活动端与所述摆动支架相连，固定端与所述机壳相连；所述移动装置设置在所述机壳底部；所述高度控制液压缸一端与所述机壳底部相连，另一端与所述移动装置相连。

进一步的，所述三维立体疏花装置包括第一导轨电机、第一导轨、第一导轨控制端、第二导轨电机、第二导轨、第二导轨控制端、第三导轨电机、第三导轨、第三导轨控制端和疏刷；

所述第一导轨设置在所述摆动支架上；所述第一导轨电机设置在所述第一导轨靠近所述机壳的一端；所述第一导轨控制端设置在所述第一导轨上；所述第一导轨上设有同步转轴；所述第二导轨通过滑块组与所述第一导轨垂直连接；所述第二导轨电机设置在所述第一导轨和第二导轨相接处；所述第二导轨控制端设置在所述第二导轨上；所述第三导轨通过所述滑块组垂直连接所述第二导轨；所述第三导轨一端与所述第三导轨电机相连，另一端与所述疏刷相连；所述疏刷电机位于所述疏刷与第三导轨之间；所述第三导轨控制端设置在所述第三导轨上。

进一步地，所述第一导轨控制端包括第一导轨主控端以及第一导轨皮带；所述第一导轨主控端与所述第一导轨皮带相连；所述第二导轨滑动连接所述第一导轨皮带；所述第二导轨控制端包括第二导轨主控端以及第二导轨皮带；所述第二导轨主控端与所述第二导轨皮带相连；所述第三导轨滑动连接所述第二导轨皮带；所述第三导轨控制端包括第三导轨主控端以及第三导轨皮带；所述第三导轨主控端与所述第三导轨皮带相连。

进一步的，所述移动装置包括动轮组和行进电机；所述机壳的底部通过多个导柱连接机架；所述机架底部设有多个转向支架；所述动轮组与所述行进电机相连，并安装在所述转向支架上；所述机壳和机架之间分别通过机壳内铰点和机架内铰点连接在所述高度控制液压缸的两端。

进一步的，所述动轮组包括主动轮和从动轮；所述主动轮设置在靠近所述行进电机的所述转向支架上，且与所述行进电机相连；所述从动轮设置在远离所述行进电机的所述转向支架上；所述主动轮和从动轮下方均设有多个辅助轮。

进一步的，所述机架上还设有控制器、蓄电池和电池固定槽；所述控制器与所述相机和三维立体疏花装置通信连接；所述蓄电池与所述动轮组相连；所述蓄电池位于所述电池固定槽内。

此外，本发明还提出了一种双臂轨道式梨园装置，包括如上述所述的双臂轨道式梨园疏花装置，还包括多个Y型棚架单拱和多个轨道；所述轨道设置在相邻两个所述Y型棚架单拱之间；所述双臂轨道式梨园疏花装置位于所述轨道上。

另外，本发明还提出了一种双臂轨道式梨园疏花方法，采用如上述所述的双臂轨道式梨园装置，还包括如下步骤：

S1、启动双臂轨道式梨园疏花装置，在待疏花区域的第一区域内进行拍摄，对拍摄的图像进行处理，并通过算法识别且标记出第一区域内的待疏除花序；

S2、所述双臂轨道式梨园疏花装置移动到待疏花区域的第二区域内，并对所述第二区域进行拍摄并通过算法识别且标记出所述第二区域内的待疏除花序，同时根据所述第一区域内的待疏除花序标记点位置对所述第一区域进行疏花处理；

S3、所述双臂轨道式梨园疏花装置移动到待疏花区域的下一区域内，重复上述步骤，直至完成所述待疏花区域内全部区域的疏花处理工作。

进一步的，所述通过算法识别且标记出第一区域内的待疏除花序的方法包括如下步骤：

S100、根据所述算法识别的第一侧枝线，以主枝线位置为起点，沿侧枝生长方向，将侧枝线两侧R长度范围内各花序点依次标号，R为横坐标方向上侧枝线周边花序点识别范围；

S101、将第n号花序点作为基准点，以花序点需保留的最小间距Lx为基准范围，将基准范围以内的所有花序点标记为待疏除花序点；

S102、将基准范围以外且与第n号花序点相邻的第m号花序点作为下一基准点进行其余待疏除花序点的标记，其中n和m为不相同的自然数。

进一步的，对于步骤S100，在进行标记出所述待疏除花序之前，还包括以所述第一区域的中点为原点建立平面直角坐标系xAy，测量各侧枝线距离y轴距离；并通过所述算法识别出各侧枝线两侧R长度范围内的花序点。

相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：

通过机壳两侧均设置有摆动支架；三维立体疏花装置安装在摆动支架上；相机设置在摆动支架的一侧；角度控制液压缸的活动端与摆动支架相连，固定端与机壳相连；移动装置设置在机壳底部；高度控制液压缸一端与机壳底部相连，另一端与移动装置相连。通过三维立体疏花装置、相机、角度控制液压缸、移动装置和高度控制液压缸的设置，能够提高Y型棚架梨园疏花的精准性，防止地面颠簸对机器疏花作业造成的影响。

另外，本发明还通过启动双臂轨道式梨园疏花装置，在待疏花区域的第一区域内进行拍摄，对拍摄的图像进行处理，并通过算法识别且标记出第一区域内的待疏除花序；双臂轨道式梨园疏花装置移动到待疏花区域的第二区域内，并对第二区域进行拍摄并通过算法识别且标记出第二区域内的待疏除花序，同时根据第一区域内的待疏除花序标记点位置对第一区域进行疏花处理；双臂轨道式梨园疏花装置移动到待疏花区域的下一区域内，重复上述步骤，直至完成待疏花区域内全部区域的疏花处理工作。通过上述操作，能够在主枝线、侧枝线相对位置恒定的条件下实现对梨树相邻花序点纵向距离的精准计算，从而标记出需要疏除的花序，生成作业处方图，并控制疏刷作业，在恒速行进过程中执行启停动作，达到了三维空间坐标上的疏花精确操作控制。

进一步的，本发明还通过轨道设置在相邻两个Y型棚架单拱之间；双臂轨道式梨园疏花装置位于轨道上。实现了单行程全范围机械化疏花作业，作业过程不受果园复杂地形的颠簸干扰，很好的保证了机具作业的稳定性和精准性。此外，不同于现有的疏花机型，本发明在作业过程中疏刷和梨树树体间的相互作用力很小，能够减少整机的晃动，从而进一步提高Y型棚架梨园疏花的精准性，防止地面颠簸对机器疏花作业造成的影响。

此外，本发明还通过角度控制液压缸和高度控制液压缸的协调控制，实现相机拍摄平面和作业平面的等距离仿形，保证第一导轨、第二导轨和第三导轨平移运动平面的定位精度，结合相机对于作业平面的拍摄距离可调以及相机调焦，实现了单棵梨树在相机视野方向上四分之一全景图片的拍摄，保证了数据采集范围的有效性，还能够实现Y型棚架梨园疏花作业的无人化智慧管理，以及适用于不同倾角的Y型棚架梨园。

从整体上来说，不仅能够提高Y型棚架梨园疏花的精准性，还能够防止地面颠簸对机器疏花作业造成的影响。

附图说明

图1为本发明一实施例中双臂轨道式梨园疏花装置的整体结构示意图；

图2为本发明一实施例中双臂轨道式梨园疏花装置中三维立体疏花装置的结构示意图；

图3为本发明一实施例中双臂轨道式梨园疏花装置中移动装置的整体结构示意图；

图4为本发明一实施例中双臂轨道式梨园疏花装置中移动装置的结构示意图；

图5为本发明一实施例中双臂轨道式梨园疏花装置中机壳的结构示意图；

图6为本发明一实施例中双臂轨道式梨园装置的正视图；

图7为本发明一实施例中双臂轨道式梨园装置的俯视图；

图8为本发明一实施例中双臂轨道式梨园疏花方法的结构示意图；

图9为本发明一实施例中双臂轨道式梨园疏花方法的侧枝花序点位置布局示意图；

图10为本发明一实施例中双臂轨道式梨园疏花方法的流程图。

其中，1-机壳；2-摆动支架；3-第一导轨电机；4-第一导轨；401-第一导轨主控端401；402-第一导轨皮带；5-滑块组；501-第一滑块；502-第二滑块；6-第二导轨电机；7-第二导轨；701-第二导轨主控端；702-第二导轨皮带；8-第三导轨电机；9-第三导轨；901-第三导轨主控端；902-第三导轨皮带；10-相机；11-同步转轴；12-角度控制液压缸；13-机架；14-导柱；15-控制器；16-行进电机；17-动轮组；1701-主动轮；1702-从动轮；18-辅助轮；19-转向支架；20-蓄电池；21-电池固定槽；22-高度控制液压缸；23-导套；24-机壳内铰点；25-机架铰点；26-机壳第一外铰点；27-机壳第二外铰点；28-疏刷；2801-疏刷电机；

29-轨道；30-Y型棚架单拱；31-棚架连接钢丝绳；33-梨树侧枝；34-梨树主枝；35-圆弧轨道支撑杆；36-主枝线；311-第一侧枝线；312-第二侧枝线；313-第三侧枝线；40-花序点；

L1-导轨模组长度；B1-导轨模组宽度；B2-Y型棚架单拱一半间距；L3-相机中轴线至摆动支架前端方钢中位面距离；区域EFHG/GHJI/IJLK/KLNM-相机在不同位置时视野方向单棵梨树四分之一全景范围；A-区域EFHG中点；B-区域GHJI中点；C-区域IJLK中点；D-区域KLNM中点；xAy-平面直角坐标系；R-横坐标方向上侧枝线周边花序点识别范围；x1-第一侧枝线距离y轴距离；x2-第二侧枝线距离y轴距离；x3-第三侧枝线距离y轴距离。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的一种双臂轨道式梨园疏花装置、梨园装置及疏花方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供一种双臂轨道式梨园疏花装置，请参考图1和图2所示，所述双臂轨道式梨园疏花装置包括机壳1、三维立体疏花装置、相机10、角度控制液压缸12、移动装置和高度控制液压缸22。

具体的，所述机壳1两侧各设置一个摆动支架2。进一步的，所述相机10设置在所述摆动支架2的一侧。所述三维立体疏花装置安装在所述摆动支架2上；所述角度控制液压缸12的活动端与所述摆动支架2相连，固定端与所述机壳1相连；所述移动装置设置在所述机壳1底部；所述高度控制液压缸22一端与所述机壳1底部相连，另一端与所述移动装置相连。

在本实施例中，所述三维立体疏花装置包括第一导轨电机3、第一导轨4、第一导轨控制端、第二导轨电机6、第二导轨7、第二导轨控制端、第三导轨电机8、第三导轨9、第三导轨控制端和疏刷28。

具体的，所述第一导轨4设置在所述摆动支架2上，所述第一导轨电机3设置在所述第一导轨4靠近所述机壳1的一端，所述第一导轨控制端设置在所述第一导轨4上；第一导轨4上设有同步转轴11。其中，第一导轨4的数量可以设置为两个，为了保证两个第一导轨同步运动，在一具体示例中，相邻的两个所述第一导轨上设有同步转轴11。

在本实施例中，所述第二导轨7通过滑块组5与所述第一导轨4垂直连接；所述第二导轨电机6设置在所述第一导轨4和第二导轨7相接处，所述第二导轨控制端设置在所述第二导轨7上。

此外，所述第三导轨9通过所述滑块组5垂直连接所述第二导轨7；所述第三导轨9一端与第三导轨电机8相连，另一端与疏刷28相连。且疏刷28与第三导轨9之间连接有疏刷电机2801。所述第三导轨控制端设置在所述第三导轨9上。

在一具体示例中，疏花装置通过驱动第一导轨电机3、第二导轨电机6和第三导轨电机8，可实现第一导轨4、第二导轨7和第三导轨9之间的相对移动。图2中的L1与图6中的L2相等，图2中的B1与图7中的B2相等，图7中的L3为B2长度的一半。其中，L1为导轨模组长度；B1为导轨模组宽度；B2为Y型棚架单拱一半间距；L3为相机10中轴线至摆动支架前端方钢中位面距离。另外，导轨模组为本实施例双臂轨道式梨园疏花装置中的第一导轨4、第二导轨7和第三导轨9的结合。

为便于整个装置更好地运作，在本实施例中，所述第一导轨控制端包括第一导轨主控端401以及第一导轨皮带402。具体的，所述第二导轨7滑动连接所述第一导轨皮带402；所述第一导轨主控端401与所述第一导轨皮带402相连。另外，所述第二导轨控制端包括第二导轨主控端701以及第二导轨皮带702。所述第二导轨主控端701与所述第二导轨皮带702相连。具体的，所述第三导轨9滑动连接所述第二导轨皮带702。以及所述第三导轨控制端包括第三导轨主控端901以及第三导轨皮带902。具体的，所述第三导轨主控端901与所述第三导轨皮带902相连。

在本实施例中，可继续参考图2所示，所述滑块组5包括：设置在所述第一导轨4上的第一滑块501以及设置在所述第三导轨9上的第二滑块502；所述第二滑块502设置在所述第二导轨皮带702和第三导轨皮带902之间。

其中，可结合图3和图4所示，所述移动装置包括动轮组17和行进电机16；所述机壳1的底部通过多个导柱14连接有机架13。具体的，所述机架13底部设有多个转向支架19。所述动轮组17与所述行进电机16相连，并安装在所述转向支架19上。在本实施例中，所述动轮组17通过行进电机16实现驱动。在一具体示例中，所述动轮组17包括主动轮1701和从动轮1702；所述主动轮1701设置在靠近所述行进电机16的所述转向支架19上，且与所述行进电机16相连；所述从动轮1702设置在远离所述行进电机16的所述转向支架19上；所述主动轮1701和从动轮1702下方均设有多个辅助轮18。进一步的，行进电机16的转子与主动轮1701之间通过链条连接。

为保证整个装置的正常运作，在本实施例中，可继续参考图3所示，所述机架13上还设有控制器15、蓄电池20和电池固定槽21。具体的，所述蓄电池20与所述动轮组17相连；所述蓄电池20位于所述电池固定槽21内。另外，所述控制器15与所述相机10和三维立体疏花装置通信连接。进一步的，控制器15能够控制所述疏刷28运作，使得疏刷28在第一导轨电机3、第二导轨电机6和第三导轨电机8的驱动下能够对Y型棚架进行梨园疏花作业。

另外，可结合图4和图5所示，所述机壳1和机架13之间分别通过机壳内铰点24和机架内铰点25共同设有高度控制液压缸22。

进一步，所述机壳1内壁上设有导套23；所述导套23与所述导柱14插接且滑动相连。所述机壳1外部设置有多个机壳第一外铰点26和机壳第二外铰点27。

在一具体示例中，所述机壳1通过多个机壳第一外铰点26和机壳第二外铰点27分别与所述摆动支架2和角度控制液压缸12固定端相连。更为具体的，机壳1内部固接机壳内铰点24，与高度控制液压缸22一端铰接。角度控制液压缸12活动端与摆动支架2中部的铰接点铰接，高度控制液压缸22另一端与机架13的机架铰点25铰接。在本实施方式中，通过驱动角度控制液压缸12，可实现机壳1和摆动支架2之间倾角的调节。以及通过驱动高度控制液压缸22，可实现机壳1与机架13之间相对高度的调节。

另外，本实施例还提出了一种双臂轨道式梨园装置，如图6和图7所示，包括如上述所述的双臂轨道式梨园疏花装置，还包括多个Y型棚架单拱30和多个轨道29。具体的，所述轨道29设置在相邻两个所述Y型棚架单拱30之间；所述双臂轨道式梨园疏花装置位于所述轨道29上。另外，多个所述轨道29在多个所述Y型棚架单拱30上排列成一连续的S型结构。优选的，轨道为工字型轨道，便于与双臂轨道式梨园疏花装置相连。

在一个具体示例中，双臂轨道式梨园疏花装置通过固定件固定在Y型棚架单拱30上，在所述第一导轨电机3、所述第二导轨电机6和所述第三导轨电机8的驱动下，通过所述疏刷28进行Y型棚架的梨园疏花作业。更为具体的，本装置中的主动轮1701、从动轮1702以及辅助轮18与Y型棚架单拱30上的轨道29滚动接触。

其中，轨道29还包括半圆形轨道。所述梨园装置还包括棚架连接钢丝绳31、梨树侧枝33、梨树主枝34、圆弧轨道支撑杆35、主枝线36、第一侧枝线311、第二侧枝线312和第三侧枝线313。具体的，轨道29与Y型棚架单拱30顶端固接，半圆形轨道下端与圆弧轨道支撑杆35固接。所述棚架连接钢丝绳31(也可以为空心钢管)与多个Y型棚架单拱30固接，Y型棚架单拱30间距一致，梨树主枝34位于Y型棚架单拱30间距的中部。可结合图7和图8中，主枝线36与Y型棚架单拱30平面平行，梨树侧枝33以梨树主枝34为中心，沿着棚架连接钢丝绳31(也可以为空心钢管)呈“鱼骨”型向梨树主枝34两侧生长，第一侧枝线311、第二侧枝线312、第三侧枝线313与各自对应的棚架连接钢丝绳31(也可以为空心钢管)的轴线重合，侧枝生长距离范围为0到B2。本领域技术人员可知晓的是，本实施例一条主枝对应三根棚架连接钢丝绳31(也可以为空心钢管)，在实际场景中其数量不限于此。

在本实施例的另一方面，还提出了一种双臂轨道式梨园疏花方法，如图8-10所示，采用如上述所述的双臂轨道式梨园装置，还包括如下步骤：

S1、启动双臂轨道式梨园疏花装置，在待疏花区域的第一区域内进行拍摄，对拍摄的图像进行处理，并通过算法识别且标记出第一区域内的待疏除花序；

S2、所述双臂轨道式梨园疏花装置移动到待疏花区域的第二区域内，并对所述第二区域进行拍摄并通过算法识别且标记出所述第二区域内的待疏除花序，同时根据所述第一区域内的待疏除花序标记点位置对所述第一区域进行疏花处理；

S3、所述双臂轨道式梨园疏花装置移动到待疏花区域的下一区域内，重复上述步骤，直至完成所述待疏花区域内全部区域的疏花处理工作。

其中，第一区域为区域EFHG；第二区域为区域GHJI。

在一具体示例中，装置作业前，首先将疏刷28在导轨模组上的相对位置归零，具体的操作如下：驱动第一导轨电机3，请参考图2所示，以调整第二导轨7与第一导轨4的相对位置，使得第二导轨7移动至第一导轨4中间；驱动第二导轨电机6，以调整第三导轨9与第二导轨7的相对位置，使得第三导轨9移动至第二导轨7中间；驱动第三导轨电机8，以调整第三导轨9与第二导轨7的相对位置，使得第三导轨9移动至竖直方向最高处。经调整后，第三导轨9底端位于导轨模组结构的中部。

其次，调整角度控制液压缸12和高度控制液压缸22的伸缩长度，使得摆动支架2平面与Y型棚架侧枝平面平行，且相机10视野范围可覆盖单棵梨树在俯视方向上的四分之一全景图片，标定相机10图像像素点对应在Y型棚架侧枝平面的实际面积。最后，调整双臂轨道式梨园疏花装置的位置，请参考图7所示，使得相机10位于如图8所示A点(假设为相机10在Y型棚架梨园的第1个作业点)的正上方。

装置作业时，相机10拍摄区域EFHG内梨树花序全景图片，请参考图8所示，拍摄完成后，双臂轨道式梨园疏花装置按照图7箭头方向在轨道29上行驶，请参考图7所示，同时，控制器15处理相机10在A点拍摄的图像：以A点为原点建立如图8所示的平面直角坐标系xAy，测量x1、x2、x3的数值(因3条侧枝线相对相机10各拍摄点的位置恒定，故仅在A点测量一次)，其中，x1为第一侧枝线距离y轴距离；x2为第二侧枝线距离y轴距离；x3为第三侧枝线距离y轴距离；通过图像处理算法(例如边缘检测算法、深度学习算法、滤波去噪等)识别第一侧枝线311、第二侧枝线312、第三侧枝线313两侧R长度范围内的梨树花序，并简化成花序点40；从主枝线GH开始，向上测量每条侧枝线在R长度范围内相邻花序点40的纵向距离；根据农艺上花序点需保留的最小间距Lx的要求，标记出需要疏除的花序。其中，R为横坐标方向上侧枝线周边花序点识别范围；A为区域EFHG中点；B为区域GHJI中点；C为区域IJLK中点；D为区域KLNM中点。区域IJLK和区域KLNM可分别为第三区域与第四区域。

当相机10位于图8中B点的正上方时，双臂轨道式梨园疏花装置再次停止行进，通过导轨模组控制疏刷28在区域EFHG内按照待疏除花序标记点位置进行疏花作业。同时，相机10对区域GHJI进行拍摄。区域EFHG内疏花作业完成后，疏刷28在导轨模组上的位置归零。之后，双臂轨道式梨园疏花装置继续行驶，同时控制器15处理B点的图像：以B点为原点建立平面直角坐标系xBy，通过图像处理算法识别第一侧枝线311、第二侧枝线312、第三侧枝线313两侧R长度范围内的梨树花序，并简化成花序点40。从主枝线GH开始，向下测量每条侧枝线R长度范围内相邻花序点40的纵向距离；根据农艺上花序点需保留的最小间距Lx的要求，标记出需要疏除的花序。本领域技术人员可知晓的是，后续在C点、D点……同样进行如上述操作，相机10对应拍摄的区域为区域IJLK、KLNM等。其中，区域EFHG/GHJI/IJLK/KLNM为相机在不同位置时视野方向单棵梨树四分之一全景范围；A为区域EFHG中点；B为区域GHJI中点；C为区域IJLK中点；D为区域KLNM中点。

此外，所述通过算法识别且标记出第一区域内的待疏除花序的方法包括如下步骤：

S100、根据所述算法识别的第一侧枝线311，以主枝线36位置为起点，沿侧枝生长方向，将侧枝线两侧R长度范围内各花序点40依次标号，R为横坐标方向上侧枝线周边花序点40识别范围；

S101、将第n号花序点作为基准点，以花序点需保留的最小间距Lx为基准范围，将基准范围以内的所有花序点40标记为待疏除花序点；

S102、将基准范围以外且与第n号花序点相邻的第m号花序点作为下一基准点进行其余待疏除花序点的标记，其中n和m为不相同的自然数。

另外，对于步骤S100，在进行标记出所述待疏除花序之前，还包括以所述第一区域的中点为原点建立平面直角坐标系xAy，测量各侧枝线距离y轴距离；并通过所述算法识别出各侧枝线两侧R长度范围内的花序点。

在一具体示例中，请参考图8和图9所示，对于第一侧枝线311，以主枝线36位置为起点，沿侧枝生长方向(区域EFHG内为向上，区域GHJI内为向下，区域IJLK内为向上，区域KLNM内为向下……)，将侧枝线两侧R长度范围内各花序点40依次标记为1号花序点、2号花序点、3号花序点……，测量2号花序点、3号花序点、4号花序点……到1号花序点的纵向距离L。当第n号花序点到1号花序点的纵向距离Ln等于或略微大于花序点需保留的最小间距Lx时，将2号至n-1号花序点标记为待疏除花序点。测量n+1号花序点、n+2号花序点、n+3号花序点……到第n号花序点的纵向距离，当第m号花序点到第n号花序点的纵向距离Lm等于或略微大于花序点需保留的最小间距Lx时，将n+1号至m-1号花序点标记为待疏除花序点。测量m+1号花序点、m+2号花序点、m+3号花序点……到第m号花序点的纵向距离，当第h号花序点到第m号花序点的纵向距离Lh等于或略微大于花序点需保留的最小间距Lx时，将m+1号至h-1号花序点标记为待疏除花序点。以此类推，其中h>m>n。第二侧枝线312和第三侧枝线313待疏除花序的标记方法同第一侧枝线311的方法操作即可。

综上所述，本发明提出的一种双臂轨道式梨园疏花装置、梨园装置及疏花方法，具有如下优势：

通过机壳两侧均设置有摆动支架；三维立体疏花装置安装在摆动支架上；相机设置在摆动支架的一侧；角度控制液压缸的活动端与摆动支架相连，固定端与机壳相连；移动装置设置在机壳底部；高度控制液压缸一端与机壳底部相连，另一端与移动装置相连。通过三维立体疏花装置、相机、角度控制液压缸、移动装置和高度控制液压缸的设置，能够提高Y型棚架梨园疏花的精准性，防止地面颠簸对机器疏花作业造成的影响。

另外，本发明还通过启动双臂轨道式梨园疏花装置，在待疏花区域的第一区域内进行拍摄，对拍摄的图像进行处理，并通过算法识别且标记出第一区域内的待疏除花序；双臂轨道式梨园疏花装置移动到待疏花区域的第二区域内，并对第二区域进行拍摄并通过算法识别且标记出第二区域内的待疏除花序，同时根据第一区域内的待疏除花序标记点位置对第一区域进行疏花处理；双臂轨道式梨园疏花装置移动到待疏花区域的下一区域内，重复上述步骤，直至完成待疏花区域内全部区域的疏花处理工作。通过上述操作，能够在主枝线、侧枝线相对位置恒定的条件下实现对梨树相邻花序点纵向距离的精准计算，从而标记出需要疏除的花序，生成作业处方图，并控制疏刷作业，在恒速行进过程中执行启停动作，达到了三维空间坐标上的疏花精确操作控制。

进一步的，本发明还通过轨道设置在相邻两个Y型棚架单拱之间；双臂轨道式梨园疏花装置位于轨道上。实现了单行程全范围机械化疏花作业，作业过程不受果园复杂地形的颠簸干扰，很好的保证了机具作业的稳定性和精准性。此外，不同于现有的疏花机型，本发明在作业过程中疏刷和梨树树体间的相互作用力很小，能够减少整机的晃动，从而进一步提高Y型棚架梨园疏花的精准性，防止地面颠簸对机器疏花作业造成的影响。

此外，本发明还通过角度控制液压缸和高度控制液压缸的协调控制，实现相机拍摄平面和作业平面的等距离同步，保证第一导轨、第二导轨和第三导轨平移运动平面的定位精度，结合相机对于作业平面的拍摄距离可调以及相机调焦，实现了单棵梨树在相机视野方向上四分之一全景图片的拍摄，保证了数据采集范围的有效性，还能够实现Y型棚架梨园疏花作业的无人化智慧管理，以及适用于不同倾角的Y型棚架梨园。

从整体上来说，不仅能够提高Y型棚架梨园疏花的精准性，还能够防止地面颠簸对机器疏花作业造成的影响。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种双臂轨道式梨园疏花装置，其特征在于，包括机壳、三维立体疏花装置、相机、角度控制液压缸、移动装置和高度控制液压缸；

所述机壳两侧均设置有摆动支架；所述三维立体疏花装置安装在所述摆动支架上；所述相机设置在所述摆动支架的一侧；所述角度控制液压缸的活动端与所述摆动支架相连，固定端与所述机壳相连；所述移动装置设置在所述机壳底部；所述高度控制液压缸一端与所述机壳底部相连，另一端与所述移动装置相连；

所述双臂轨道式梨园疏花装置设置在相邻两个Y型棚架单拱之间的轨道上；

所述三维立体疏花装置包括第一导轨电机、第一导轨、第一导轨控制端、第二导轨电机、第二导轨、第二导轨控制端、第三导轨电机、第三导轨、第三导轨控制端和疏刷；

所述第一导轨设置在所述摆动支架上；所述第一导轨电机设置在所述第一导轨靠近所述机壳的一端；所述第一导轨控制端设置在所述第一导轨上；所述第一导轨上设有同步转轴；所述第二导轨通过滑块组与所述第一导轨垂直连接；所述第二导轨电机设置在所述第一导轨和第二导轨相接处；所述第二导轨控制端设置在所述第二导轨上；所述第三导轨通过所述滑块组垂直连接所述第二导轨；所述第三导轨一端与所述第三导轨电机相连，另一端与所述疏刷相连；所述疏刷与第三导轨之间连接有疏刷电机；所述第三导轨控制端设置在所述第三导轨上；

所述第一导轨控制端包括第一导轨主控端以及第一导轨皮带；所述第一导轨主控端与所述第一导轨皮带相连；所述第二导轨滑动连接所述第一导轨皮带；所述第二导轨控制端包括第二导轨主控端以及第二导轨皮带；所述第二导轨主控端与所述第二导轨皮带相连；所述第三导轨滑动连接所述第二导轨皮带；所述第三导轨控制端包括第三导轨主控端以及第三导轨皮带；所述第三导轨主控端与所述第三导轨皮带相连。

2.如权利要求1所述的双臂轨道式梨园疏花装置，其特征在于，所述移动装置包括动轮组和行进电机；所述机壳的底部通过多个导柱连接有机架；所述机架底部设有多个转向支架；所述动轮组与所述行进电机相连，并安装在所述转向支架上；所述机壳和机架之间分别通过机壳内铰点和机架内铰点连接在所述高度控制液压缸的两端。

3.如权利要求2所述的双臂轨道式梨园疏花装置，其特征在于，所述动轮组包括主动轮和从动轮；所述主动轮设置在靠近所述行进电机的所述转向支架上，且与所述行进电机相连；所述从动轮设置在远离所述行进电机的所述转向支架上；所述主动轮和从动轮下方均设有多个辅助轮。

4.如权利要求2所述的双臂轨道式梨园疏花装置，其特征在于，所述机架上还设有控制器、蓄电池和电池固定槽；所述控制器与所述相机和三维立体疏花装置通信连接；所述蓄电池与所述动轮组相连；所述蓄电池位于所述电池固定槽内。

5.一种双臂轨道式梨园装置，包括如权利要求1-4中任一项所述的双臂轨道式梨园疏花装置，其特征在于，还包括多个Y型棚架单拱和多个轨道；所述轨道设置在相邻两个所述Y型棚架单拱之间；所述双臂轨道式梨园疏花装置位于所述轨道上。

6.一种双臂轨道式梨园疏花方法，采用如权利要求5所述的双臂轨道式梨园装置，其特征在于，还包括如下步骤：

S1、启动双臂轨道式梨园疏花装置，在待疏花区域的第一区域内进行拍摄，对拍摄的图像进行处理，并通过算法识别且标记出第一区域内的待疏除花序；

S2、所述双臂轨道式梨园疏花装置移动到待疏花区域的第二区域内，并对所述第二区域进行拍摄并通过算法识别且标记出所述第二区域内的待疏除花序，同时根据所述第一区域内的待疏除花序标记点位置对所述第一区域进行疏花处理；

S3、所述双臂轨道式梨园疏花装置移动到待疏花区域的下一区域内，重复上述步骤，直至完成所述待疏花区域内全部区域的疏花处理工作。

7.如权利要求6所述的双臂轨道式梨园疏花方法，其特征在于，所述通过算法识别且标记出第一区域内的待疏除花序的方法包括如下步骤：

S100、根据所述算法识别的第一侧枝线，以主枝线位置为起点，沿侧枝生长方向，将侧枝线两侧R长度范围内各花序点依次标号，R为横坐标方向上侧枝线周边花序点识别范围；

S101、将第n号花序点作为基准点，以花序点需保留的最小间距Lx为基准范围，将基准范围以内的所有花序点标记为待疏除花序点；

S102、将基准范围以外且与第n号花序点相邻的第m号花序点作为下一基准点进行其余待疏除花序点的标记，其中n和m为不相同的自然数。

8.如权利要求7所述的双臂轨道式梨园疏花方法，其特征在于，对于步骤S100，在进行标记出所述待疏除花序之前，还包括以所述第一区域的中点为原点建立平面直角坐标系xAy，测量各侧枝线距离y轴距离；并通过所述算法识别出各侧枝线两侧R长度范围内的花序点。