CN116671332A - 一种基于无人农机的避障装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及植保机械领域，具体涉及一种基于无人农机的避障装置及方法，包括电动小车和两个高清车载摄像头，还包括控制器、切割机构和敲打机构，切割机构包括锯片、防护罩、驱动组件和伸缩组件，敲打机构包括锤块、牵引组件、传动组件和旋转组件，电动小车的外壁上固定设有导轨，导轨的内部滑动设有滑块，锤块通过连接杆固定设在滑块的底部，传动组件设在电动小车的顶部，牵引组件设在伸缩组件和传动组件之间，旋转组件设在锤块和传动组件之间，电动小车、驱动组件和两个高清车载摄像头与控制器均为电性连接，本发明涉及的一种基于无人农机的避障装置及方法，能够实现自动避障，且具备三重避障效果，实用性更强。

Description

一种基于无人农机的避障装置及方法

技术领域

本发明涉及植保机械领域，具体涉及一种基于无人农机的避障装置及方法。

背景技术

农业机械是指在作物种植业和畜牧业生产过程中，以及农、畜产品初加工和处理过程中所使用的各种机械。农业机械包括农用动力机械、农田建设机械、土壤耕作机械、种植和施肥机械、植物保护机械、农田排灌机械、作物收获机械、农产品加工机械、畜牧业机械和农业运输机械等。无人农机一般是指不需要通过人工驾驶操作的农业机械。

一般土壤水分保持在田间持水量的60％-80％时，果树的根系能正常生长、吸收、运转和输导，过高，对果树根系乃至整个树体生长都有不利的影响，如果杂草过多的吸收了水分，那么果树的成长则受到了限制，因此需要定期对果园地面上的杂草进行清理，从而避免杂草争夺果树的养分和水分，避免造成果树营养不良，妨碍果树的生长。

现有果园除草机械存在以下不足：

1.在遇到果树的树干时，不方便躲避，同时果树下方的地面上会掉落大量水果、落叶和枝杈，现有除槽机械不方便对其进行躲避，因而围绕在果树树干底部周围的杂草无法彻底切除，同时会影响切割速度，降低除草效率。

2.在长时间未进行除草的果园中，杂草的长得比茂盛，在使用现有的除草器进行除草时，很容易导致杂草卡在除草刀和安装除草刀的防护罩的内壁之间，导致除草器不能顺利工作，甚至损坏，降低了刀具的使用寿命，同时会出现漏割，降低了除草效果。

3.在日常果园植保工作中，为了达到保护、防涝及促发新根的目的，需要在果树的树干底部堆土，而堆土外观通常呈圆锥型，堆土上长出杂草后，如果通过水平安装的锯片直接进行切割，由于堆土外缘呈锥形，即锯片的边缘容易割到堆土层内部，而损坏刀片，或者刀具上粘附土壤会降低割草效果，而位于堆土层外缘的杂草又无法整齐切割，即使得堆土上的杂草无法整齐切割，会造成参差不齐的效果，导致此处杂草后续萌发时间不一致，需要进行多次除草工作，进一步增加了植保负担，即缺乏能够根据果园地面情况自适应调节除草刀切割角度的功效。

4.现有的除草机械大多通过人工手持小型除草机或植保人员驾驶除草车进行除草操作，不利于节约人力，且人工操作容易疲劳，观察不细容易造成切割遗漏，同时劳动量较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电动小车的避障装置，用来解决除草过程中遇到多重障碍无法有效躲避的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种基于电动小车的避障装置，包括电动小车和两个高清车载摄像头，两个高清车载摄像头均固定设在电动小车的外壁上，

还包括控制器、切割机构和敲打机构，

控制器固定设在电动小车的外壁上，

切割机构设在电动小车的外壁上以用来切除杂草，切割机构包括锯片、防护罩、驱动组件和伸缩组件，伸缩组件设在电动小车的外壁上，驱动组件设在伸缩组件上，防护罩固定设在驱动组件上，锯片固定设在驱动组件上，并且锯片位于防护罩的内部，

敲打机构设在电动小车的顶部以用来敲打防护罩，敲打机构包括锤块、牵引组件、传动组件和旋转组件，电动小车的外壁上固定设有导轨，导轨的内部滑动设有滑块，锤块通过连接杆固定设在滑块的底部，传动组件设在电动小车的顶部，牵引组件设在伸缩组件和传动组件之间，旋转组件设在锤块和传动组件之间，电动小车、驱动组件和两个高清车载摄像头与控制器均为电性连接。

进一步的，驱动组件包括微电机、第一轴承和L型板，L型板固定设在防护罩的顶部，微电机固定设在L型板的外壁上，第一轴承固定设在防护罩的内壁上，微电机的输出端穿过防护罩与第一轴承的内圈固定连接，锯片与其输出端固定连接，微电机与控制器电连接。

进一步的，防护罩的圆周方向上的外壁上固定设有锥形铲板，锯片的外壁上等间距设置有若干个锥形通孔，防护壳的外壁上等间距设置有若干个散热孔。

进一步的，伸缩组件包括抵紧弹簧、两个固定杆和两个摆杆，两个固定杆均设在电动小车的外壁上，每个摆杆均铰接设置在一个固定杆远离电动小车的一端，L型板与两个摆杆远离固定杆的一端通过连接块固定连接，两个固定杆和两个摆杆之间均固定设有限位板，抵紧弹簧固定设在两个限位板之间。

进一步的，牵引组件包括拉绳、齿条、复位弹簧和滑轨，滑轨固定设在电动小车的顶部，齿条滑动设在滑轨的内部，拉绳固定设在齿条的外壁和其中一个摆杆的顶部之间，拉绳穿过滑轨，复位弹簧固定设在齿条远离拉绳的一端外壁和滑轨的内壁之间，导轨的外壁上固定设有安装板，安装板的外壁上转动设有两个槽轮，拉绳的外壁与两个槽轮的外缘贴合。

进一步的，传动组件包括齿轮、皮带、第一锥齿轮和两个同步轮，电动小车的顶部设有底板，底板的上方固定设有顶板，顶板和底板之间分别插设有第一转轴和第二转轴，齿轮和其中一个同步轮均固定设在第一转轴上，齿轮与齿条啮合连接，第一锥齿轮和另一个同步轮均固定设在第二转轴上，皮带套设在两个同步轮之间。

进一步的，旋转组件包括第二锥齿轮、转轮和连杆，顶板的顶部设有第三转轴，转轮和第二锥齿轮均固定设在第三转轴上，连杆铰接设置在转轮和滑块之间，第二锥齿轮和第一锥齿轮啮合连接，且第一锥齿轮小于第二锥齿轮。

进一步的，连接块的外壁上固定设有定位轴，定位轴的外壁上套设有第二轴承，第二轴承的内圈与定位轴的外壁固定连接，L型板的外壁上固定设有套筒，套筒的内壁与第二轴承的外圈固定连接，套筒的圆周方向上的外壁上固定设有两个限位块，连接块的两端固定设有两个支撑板，每个限位块与一个支撑板之间均固定设有缓冲弹簧。

进一步的，每个限位块的顶部均固定设有插杆，连接块的两端固定设有两个弧形导轨，每个插杆均与一个弧形导轨插接。

本发明的有益效果：

1.本发明通过设计控制器、电动小车、切割机构和两个高清车载摄像头，工作时，先通过控制器启动电动小车，实现在果园内的自动行驶，再通过控制器启动两个高清车载摄像头，两个高清车载摄像头一个朝向电动小车前方，提供行驶视野，另一个朝向果园地面，提供除草视野，再通过控制器启动切割机构进行除草，相较于现有技术，无需通过人工手持或驾驶机械进行除草，有利于节约人力，同时能够减小劳动量。

2.本发明通过设计伸缩组件，即抵紧弹簧、两个固定杆和两个摆杆，在遇到果树的树干时，会通过锥形铲板与果树接触产生的抵触力带动抵紧弹簧收缩，从而带动两个摆杆向靠近电动小车的一端旋转，实现锯片的收缩，即对树干进行自动避让，实现第二重避障效果，在防护罩跟随电动小车移动除草时，锥形铲板对地面上的水果、枝杈和落叶等进行铲起，防止锯片与其触碰而影响切草，起到第一重避障效果，设计锥形铲板可最大程度上将水果、枝杈和落叶铲开，为切草路径清障，若干个散热孔起到散热效果，确保锯片工作时产生的热量从防护罩上透出而不会聚集在防护罩的内部，降低因温度过高而产生的故障率，确保割草工作顺利实施，需要说明的是，为了不刮伤果树，锥形铲板采用硬橡胶制成。

3.本发明通过设计敲打机构，即锤块、牵引组件、传动组件和旋转组件，能够在防护罩避障果树的树干旋转至靠近小车旁侧的同时，锤块快速下滑对防护罩的顶部敲打一次，一方面，使得切割时卡在锯片和防护罩内侧顶部之间的割断的杂草受到振动而受到抖动并经过锯片上的若干个锥形通孔落至地面，防止卡在锯片上而影响割草效果，同时减小对锯片的磨损，有利于延长锯片的使用寿命，另一方面，可将由之前锥形插板铲至防护罩外侧顶部的少许树叶、枝杈和水果从防护罩上抖落，防止防护罩外侧顶部堆积越来越多的杂质而压坏防护罩，并且还能为后续割草提供避让空间，不会造成漏割，提升除草效果。

4.本发明通过设计定位轴、第二轴承、套筒、限位块、支撑板、缓冲弹簧、插杆和弧形导轨，能够根据堆土外壁的锥度自动歪斜，达到根据果园地面情况自适应调节锯片切割角度的功效，且无需电力驱动，调节成本极低，两个缓冲弹簧进行缓冲，确保匀速自动歪斜，进而使得防护罩内的锯片自动跟随歪斜，以达到与堆土外壁贴合的效果，进一步使得堆土上的杂草能被均匀的切除下来，不会造成切割不均，避免此处杂草后续萌发时间不一致，无需进行多次除草工作，降低植保负担，同时防止锯片切割时插入堆土内部，起到预防和保护效果，需要说明的是，上述情况仅是一种说明，由于果园地面也存在凹凸不平的情况，所以上述自适应调节的效果同样适用凹凸不平的地面杂草的切割要求，通过上述结构的设计，也确保本装置能够达到第三重避障效果。

5.结合2和4两条有益效果，使得本装置能够具备三重避障效果，第一重对果园地面上的水果、枝杈和树叶躲避，第二重对果园内部的果树躲避，第三重对果树树干底部的堆土或果园内任意凹凸不平的位置躲避，大大增加了本装置的实用性和灵活性。

6.本发明通过设计牵引组件，将切割机构和敲打机构联动起来，在切割过程中避障的同时，能够同步对避障而来的防护罩的顶部进行敲打，通过振动清理卡在防护罩内壁与锯片之间的割断的杂草，同时有利于为后续除草路径清障，使得两个机构并非各自独立运作，而是通过避障时两个摆杆旋转产生的力来作为驱动源，带动两个机构运作，大大减少了驱动源的使用数量，有利于降低除草成本，同时缩减了本装置的整体结构，有利于降低本装置的造价和占地空间，提升使用便捷性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对本发明实施例中的附图作简单地介绍。

图1为本发明的立体结构示意图一；

图2为本发明的立体结构示意图二；

图3为图2中的A处放大图；

图4为图2中的B处放大图；

图5为本发明滑轨的切面图；

图6为图5中的C处放大图；

图7为图5中的D处放大图；

图8为本发明锯片、防护罩和驱动组件的立体结构示意图；

图9为本发明套筒的切面图；

图10为图9中的E处放大图；

图11为本发明连接块、定位轴、第二轴承、套筒、限位块、支撑板、缓冲弹簧、插杆和弧形导轨的平面结构示意图；

图中：电动小车1，滑块10，

高清车载摄像头2，

切割机构3，

锯片30，锥形通孔300，

防护罩31，散热孔310，

驱动组件32，微电机320，第一轴承321，L型板322，锥形铲板323，

伸缩组件33，抵紧弹簧330，固定杆331，摆杆332，连接块333，

敲打机构4，

锤块40，

牵引组件41，拉绳410，齿条411，复位弹簧412，滑轨413，槽轮414，

传动组件42，齿轮420，皮带421，第一锥齿轮422，同步轮423，

旋转组件43，第二锥齿轮430，转轮431，连杆432，

定位轴5，第二轴承50，套筒51，限位块52，支撑板53，缓冲弹簧54，插杆55，弧形导轨56，

地面6，

果树7。

实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。

实施例

本发明提供一种技术方案，参照图1至图11所示，一种基于无人农机的避障装置，包括电动小车1和两个高清车载摄像头2，两个高清车载摄像头2均固定设在电动小车1的外壁上，

还包括控制器、切割机构3和敲打机构4，

控制器固定设在电动小车1的外壁上，

切割机构3设在电动小车1的外壁上以用来切除杂草，切割机构3包括锯片30、防护罩31、驱动组件32和伸缩组件33，伸缩组件33设在电动小车1的外壁上，驱动组件32设在伸缩组件33上，防护罩31固定设在驱动组件32上，锯片30固定设在驱动组件32上，并且锯片30位于防护罩31的内部，

敲打机构4设在电动小车1的顶部以用来敲打防护罩31，敲打机构4包括锤块40、牵引组件41、传动组件42和旋转组件43，电动小车1的外壁上固定设有导轨，导轨的内部滑动设有滑块10，锤块40通过连接杆固定设在滑块10的底部，传动组件42设在电动小车1的顶部，牵引组件41设在伸缩组件33和传动组件42之间，旋转组件43设在锤块40和传动组件42之间，电动小车1、驱动组件32和两个高清车载摄像头2与控制器均为电性连接。

参照图8所示，驱动组件32包括微电机320、第一轴承321和L型板322，L型板322固定设在防护罩31的顶部，微电机320固定设在L型板322的外壁上，第一轴承321固定设在防护罩31的内壁上，微电机320的输出端穿过防护罩31与第一轴承321的内圈固定连接，锯片30与其输出端固定连接，微电机320与控制器电连接，工作时，先通过控制器启动电动小车1，实现在果园内的自动行驶，再通过控制器启动两个高清车载摄像头2，两个高清车载摄像头2一个朝向电动小车1前方，提供行驶视野，另一个朝向果园地面6，提供除草视野，然后通过控制器启动微电机320，由于其输出端与锯片30固定连接，L型板322与防护罩31固定连接，微电机320与L型板322固定连接，其输出端通过第一轴承321与防护罩31内壁转动连接，进而带动锯片30旋转，对地面6上的杂草进行切割处理。

参照图8所示，防护罩31的圆周方向上的外壁上固定设有锥形铲板323，锯片30的外壁上等间距设置有若干个锥形通孔300，防护罩31的外壁上等间距设置有若干个散热孔310，在防护罩31跟随电动小车1移动除草时，锥形铲板323对地面6上的水果、枝杈和落叶等进行铲起，防止锯片30与其触碰而影响切草，起到第一重避障效果，设计锥形铲板323可最大程度上将水果、枝杈和落叶铲开，若干个散热孔310起到散热效果，确保锯片30工作时产生的热量从防护罩31上透出而不会聚集在防护罩31的内部，降低因温度过高而产生的故障率，确保割草工作顺利实施，需要说明的是，为了不刮伤果树，锥形铲板323采用硬橡胶制成。

参照图3所示，伸缩组件33包括抵紧弹簧330、两个固定杆331和两个摆杆332，两个固定杆331均设在电动小车1的外壁上，每个摆杆332均铰接设置在一个固定杆331远离电动小车1的一端，L型板322与两个摆杆332远离固定杆331的一端通过连接块333固定连接，两个固定杆331和两个摆杆332之间均固定设有限位板，抵紧弹簧330固定设在两个限位板之间，当电动小车1行驶至果树7的树干旁侧时，防护罩31上的锥形铲板323与果树7的树干接触，抵紧弹簧330由拉伸状态转变为收缩状态，由于两个摆杆332与两个固定杆331铰接，两个固定杆331和两个摆杆332之间均固定设计有限位板，两个限位板分别与抵紧弹簧330的两端固定连接，从而使得两个摆杆332以与两个固定杆331铰接处为圆心向靠近电动小车1的一端旋转，进而使得防护罩31和锥形铲板323对果树7的树干进行避让，起到第二重避让效果。

参照图6所示，牵引组件41包括拉绳410、齿条411、复位弹簧412和滑轨413，滑轨413固定设在电动小车1的顶部，齿条411滑动设在滑轨413的内部，拉绳410固定设在齿条411的外壁和其中一个摆杆332的顶部之间，拉绳410穿过滑轨413，复位弹簧412固定设在齿条411远离拉绳410的一端外壁和滑轨413的内壁之间，导轨的外壁上固定设有安装板，安装板的外壁上转动设有两个槽轮414，拉绳410的外壁与两个槽轮414的外缘贴合，在两个摆杆332以与两个固定杆331铰接处为圆心向靠近电动小车1的一端旋转时，即在进行避让果树7的树干的同时，由于其中一个摆杆332的顶部和齿条411的外壁分别与拉绳410的两端固定连接，齿条411远离拉绳410的一端外壁和滑轨413的内壁分别与复位弹簧412的两端固定连接，又由于复位弹簧412初始为紧绷状态，进而使得拉伸出现短暂松弛，复位弹簧412瞬间由紧绷状态转为拉伸状态而推动齿条411于滑轨413的内部向靠近槽轮414的一端快速滑动，两个槽轮414在拉绳410运作时起到限位效果，防止拉绳410歪斜或脱离。

参照图6所示，传动组件42包括齿轮420、皮带421、第一锥齿轮422和两个同步轮423，电动小车1的顶部设有底板，底板的上方固定设有顶板，顶板和底板之间分别插设有第一转轴和第二转轴，齿轮420和其中一个同步轮423均固定设在第一转轴上，齿轮420与齿条411啮合连接，第一锥齿轮422和另一个同步轮423均固定设在第二转轴上，皮带421套设在两个同步轮423之间，当齿条411于滑轨413的内部向靠近槽轮414的一端快速滑动时，由于齿条411与齿轮420啮合连接，从而带动齿轮420逆时针旋转，又由于齿轮420和其中一个同步轮423均与第一转轴固定连接，第一锥齿轮422和另一个同步轮423均与第二转轴固定连接，两个同步轮423通过皮带421套接，进而带动第一锥齿轮422快速逆时针旋转。

参照图6所示，旋转组件43包括第二锥齿轮430、转轮431和连杆432，顶板的顶部设有第三转轴，转轮431和第二锥齿轮430均固定设在第三转轴上，连杆432铰接设置在转轮431和滑块10之间，第二锥齿轮430和第一锥齿轮422啮合连接，且第一锥齿轮422小于第二锥齿轮430，当第一锥齿轮422快速逆时针旋转时，由于第一锥齿轮422和第二锥齿轮430啮合连接，第二锥齿轮430和转轮431均与第三转轴固定连接，转轮431和滑块10分别与连杆432的两端铰接，进而带动转轮431快速顺时针旋转，又由于滑块10通过连接杆与锤块40固定连接，滑块10与导轨滑动连接，进而在防护罩31避障旋转至靠近小车旁侧的同时，锤块40快速下滑对防护罩31的顶部敲打一次，一方面，使得切割时卡在锯片30和防护罩31内侧顶部之间的割断的杂草受到振动而受到抖动并经过锯片30上的若干个锥形通孔300落至地面6，防止卡在锯片30上而影响割草效果，同时减小对锯片30的磨损，有利于延长锯片30的使用寿命，另一方面，可将由之前锥形插板铲至防护罩31外侧顶部的少许树叶、枝杈和水果从防护罩31上抖落，防止防护罩31外侧顶部堆积越来越多的杂质而压坏防护罩31。

一种基于无人农机的避障装置的方法，包括以下步骤：

S1：无人农机的自动行驶：

工作时，先通过控制器启动电动小车1，实现在果园内的自动行驶，再通过控制器启动两个高清车载摄像头2，两个高清车载摄像头2一个朝向电动小车1前方，提供行驶视野，另一个朝向果园地面6，提供除草视野。

S2：杂草的清理及第一重避障：

通过控制器启动微电机320，由于其输出端与锯片30固定连接，L型板322与防护罩31固定连接，微电机320与L型板322固定连接，其输出端通过第一轴承321与防护罩31内壁转动连接，进而带动锯片30旋转，对地面6上的杂草进行切割处理。

在防护罩31跟随电动小车1移动除草时，锥形铲板323对地面6上的水果、枝杈和落叶等进行铲起，防止锯片30与其触碰而影响切草，起到第一重避障效果，设计锥形铲板323可最大程度上将水果、枝杈和落叶铲开，若干个散热孔310起到散热效果，确保锯片30工作时产生的热量从防护罩31上透出而不会聚集在防护罩31的内部，降低因温度过高而产生的故障率，确保割草工作顺利实施。

S3：第二重避障：

在电动小车1行驶至果树7的树干旁侧时，防护罩31上的锥形铲板323与果树7的树干接触，抵紧弹簧330由拉伸状态转变为收缩状态，由于两个摆杆332与两个固定杆331铰接，两个固定杆331和两个摆杆332之间均固定设计有限位板，两个限位板分别与抵紧弹簧330的两端固定连接，从而使得两个摆杆332以与两个固定杆331铰接处为圆心向靠近电动小车1的一端旋转，进而使得防护罩31和锥形铲板323对果树7的树干进行避让，起到第二重避让效果。

S4：第二重避障时的同步工作：

在两个摆杆332以与两个固定杆331铰接处为圆心向靠近电动小车1的一端旋转时，即在进行避让果树7的树干的同时，由于其中一个摆杆332的顶部和齿条411的外壁分别与拉绳410的两端固定连接，齿条411远离拉绳410的一端外壁和滑轨413的内壁分别与复位弹簧412的两端固定连接，又由于复位弹簧412初始为紧绷状态，进而使得拉伸出现短暂松弛，复位弹簧412瞬间由紧绷状态转为拉伸状态而推动齿条411于滑轨413的内部向靠近槽轮414的一端快速滑动，两个槽轮414在拉绳410运作时起到限位效果，防止拉绳410歪斜或脱离。

在齿条411于滑轨413的内部向靠近槽轮414的一端快速滑动时，由于齿条411与齿轮420啮合连接，从而带动齿轮420逆时针旋转，又由于齿轮420和其中一个同步轮423均与第一转轴固定连接，第一锥齿轮422和另一个同步轮423均与第二转轴固定连接，两个同步轮423通过皮带421套接，进而带动第一锥齿轮422快速逆时针旋转，由于第一锥齿轮422和第二锥齿轮430啮合连接，第二锥齿轮430和转轮431均与第三转轴固定连接，转轮431和滑块10分别与连杆432的两端铰接，进而带动转轮431快速顺时针旋转，又由于滑块10通过连接杆与锤块40固定连接，滑块10与导轨滑动连接，进而在防护罩31避障旋转至靠近小车旁侧的同时，锤块40快速下滑对防护罩31的顶部敲打一次，一方面，使得切割时卡在锯片30和防护罩31内侧顶部之间的割断的杂草受到振动而受到抖动并经过锯片30上的若干个锥形通孔300落至地面6，防止卡在锯片30上而影响割草效果，同时减小对锯片30的磨损，有利于延长锯片30的使用寿命，另一方面，可将由之前锥形插板铲至防护罩31外侧顶部的少许树叶、枝杈和水果从防护罩31上抖落，防止防护罩31外侧顶部堆积越来越多的杂质而压坏防护罩31。

工作原理：工作时，先通过控制器启动电动小车1，实现在果园内的自动行驶，再通过控制器启动两个高清车载摄像头2，两个高清车载摄像头2一个朝向电动小车1前方，提供行驶视野，另一个朝向果园地面6，提供除草视野。

然后通过控制器启动微电机320，由于其输出端与锯片30固定连接，L型板322与防护罩31固定连接，微电机320与L型板322固定连接，其输出端通过第一轴承321与防护罩31内壁转动连接，进而带动锯片30旋转，对地面6上的杂草进行切割处理。

在防护罩31跟随电动小车1移动除草时，锥形铲板323对地面6上的水果、枝杈和落叶等进行铲起，防止锯片30与其触碰而影响切草，起到第一重避障效果，设计锥形铲板323可最大程度上将水果、枝杈和落叶铲开，若干个散热孔310起到散热效果，确保锯片30工作时产生的热量从防护罩31上透出而不会聚集在防护罩31的内部，降低因温度过高而产生的故障率，确保割草工作顺利实施。

当电动小车1行驶至果树7的树干旁侧时，防护罩31上的锥形铲板323与果树7的树干接触，抵紧弹簧330由拉伸状态转变为收缩状态，由于两个摆杆332与两个固定杆331铰接，两个固定杆331和两个摆杆332之间均固定设计有限位板，两个限位板分别与抵紧弹簧330的两端固定连接，从而使得两个摆杆332以与两个固定杆331铰接处为圆心向靠近电动小车1的一端旋转，进而使得防护罩31和锥形铲板323对果树7的树干进行避让，起到第二重避让效果。

在两个摆杆332以与两个固定杆331铰接处为圆心向靠近电动小车1的一端旋转时，即在进行避让果树7的树干的同时，由于其中一个摆杆332的顶部和齿条411的外壁分别与拉绳410的两端固定连接，齿条411远离拉绳410的一端外壁和滑轨413的内壁分别与复位弹簧412的两端固定连接，又由于复位弹簧412初始为紧绷状态，进而使得拉伸出现短暂松弛，复位弹簧412瞬间由紧绷状态转为拉伸状态而推动齿条411于滑轨413的内部向靠近槽轮414的一端快速滑动，两个槽轮414在拉绳410运作时起到限位效果，防止拉绳410歪斜或脱离。

当齿条411于滑轨413的内部向靠近槽轮414的一端快速滑动时，由于齿条411与齿轮420啮合连接，从而带动齿轮420逆时针旋转，又由于齿轮420和其中一个同步轮423均与第一转轴固定连接，第一锥齿轮422和另一个同步轮423均与第二转轴固定连接，两个同步轮423通过皮带421套接，进而带动第一锥齿轮422快速逆时针旋转。

当第一锥齿轮422快速逆时针旋转时，由于第一锥齿轮422和第二锥齿轮430啮合连接，第二锥齿轮430和转轮431均与第三转轴固定连接，转轮431和滑块10分别与连杆432的两端铰接，进而带动转轮431快速顺时针旋转，又由于滑块10通过连接杆与锤块40固定连接，滑块10与导轨滑动连接，进而在防护罩31避障旋转至靠近小车旁侧的同时，锤块40快速下滑对防护罩31的顶部敲打一次，一方面，使得切割时卡在锯片30和防护罩31内侧顶部之间的割断的杂草受到振动而受到抖动并经过锯片30上的若干个锥形通孔300落至地面6，防止卡在锯片30上而影响割草效果，同时减小对锯片30的磨损，有利于延长锯片30的使用寿命，另一方面，可将由之前锥形插板铲至防护罩31外侧顶部的少许树叶、枝杈和水果从防护罩31上抖落，防止防护罩31外侧顶部堆积越来越多的杂质而压坏防护罩31。

实施例

为了满足果园不同地面6情况的杂草的切割，本发明提供另一种技术方案，参照图10和图11所示，连接块333的外壁上固定设有定位轴5，定位轴5的外壁上套设有第二轴承50，第二轴承50的内圈与定位轴5的外壁固定连接，L型板322的外壁上固定设有套筒51，套筒51的内壁与第二轴承50的外圈固定连接，套筒51的圆周方向上的外壁上固定设有两个限位块52，连接块333的两端固定设有两个支撑板53，每个限位块52与一个支撑板53之间均固定设有缓冲弹簧54，在日常果园植保工作中， 为了达到保护、防涝及促发新根的目的，需要在果树7的树干底部堆土，而堆土外观通常呈圆锥型，而堆土上长出杂草后，如果通过水平的锯片30直接进行切割，由于堆土外缘呈锥形，即锯片30的边缘容易割到堆土层内部，而损坏刀片，或者刀具上粘附土壤会降低割草效果，而位于堆土层外缘的杂草又无法整齐切割，即使得堆土上的杂草无法整齐切割，会造成参差不齐的效果，进而降低了割草效果，导致此处杂草后续萌发时间不一致，需要进行多次除草工作，进一步增加了植保负担，因而设计了上述结构，当遇到堆土层时，防护罩31的底部边缘受到抵触，由于L型板322与防护罩31的顶不过的连接，从而使得L型板322同样受到抵触，由于套筒51与L型板322固定连接，第二轴承50的内圈与定位轴5的外壁固定连接，套筒51的内壁与第二轴承50的外圈固定连接，定位轴5与连接块333固定连接，进而使得L型板322通过定位轴5、套筒51和第二轴承50三者配合而根据堆土外壁的锥度自动歪斜，达到一个根据切割对象的位置自适应调节的效果，两个缓冲弹簧54进行缓冲，确保匀速自动歪斜，进而使得防护罩31内的锯片30自动跟随歪斜，以达到与堆土外壁贴合的效果，进一步使得堆土上的杂草能被均匀的切除下来，不会造成切割不均，避免此处杂草后续萌发时间不一致，无需进行多次除草工作，降低植保负担，同时防止锯片30切割时插入堆土内部，起到预防和保护效果，需要说明的是，上述情况仅是一种说明，由于果园地面6也存在凹凸不平的情况，所以上述自适应调节的效果同样适用凹凸不平的地面6杂草的切割要求，通过上述结构的设计，也确保本装置能够达到第三重避障效果。

参照图10和图11所示，每个限位块52的顶部均固定设有插杆55，连接块333的两端固定设有两个弧形导轨56，每个插杆55均与一个弧形导轨56插接，在锯片30自动歪斜时，两个插杆55与两个弧形导轨56滑动配合，确保锯片30、防护罩31和整个驱动组件32顺利歪斜，不会产生晃动甚至脱落，提升调节效果。

Claims (10)

1.一种基于无人农机的避障装置，包括电动小车（1）和两个高清车载摄像头（2），两个高清车载摄像头（2）均固定设在电动小车（1）的外壁上，其特征在于：

还包括控制器、切割机构（3）和敲打机构（4），

控制器固定设在电动小车（1）的外壁上，

切割机构（3）设在电动小车（1）的外壁上以用来切除杂草，切割机构（3）包括锯片（30）、防护罩（31）、驱动组件（32）和伸缩组件（33），伸缩组件（33）设在电动小车（1）的外壁上，驱动组件（32）设在伸缩组件（33）上，防护罩（31）固定设在驱动组件（32）上，锯片（30）固定设在驱动组件（32）上，并且锯片（30）位于防护罩（31）的内部，

敲打机构（4）设在电动小车（1）的顶部以用来敲打防护罩（31），敲打机构（4）包括锤块（40）、牵引组件（41）、传动组件（42）和旋转组件（43），电动小车（1）的外壁上固定设有导轨，导轨的内部滑动设有滑块（10），锤块（40）通过连接杆固定设在滑块（10）的底部，传动组件（42）设在电动小车（1）的顶部，牵引组件（41）设在伸缩组件（33）和传动组件（42）之间，旋转组件（43）设在锤块（40）和传动组件（42）之间，电动小车（1）、驱动组件（32）和两个高清车载摄像头（2）与控制器均为电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人农机的避障装置，其特征在于：驱动组件（32）包括微电机（320）、第一轴承（321）和L型板（322），L型板（322）固定设在防护罩（31）的顶部，微电机（320）固定设在L型板（322）的外壁上，第一轴承（321）固定设在防护罩（31）的内壁上，微电机（320）的输出端穿过防护罩（31）与第一轴承（321）的内圈固定连接，锯片（30）与其输出端固定连接，微电机（320）与控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于无人农机的避障装置，其特征在于：防护罩（31）的圆周方向上的外壁上固定设有锥形铲板（323），锯片（30）的外壁上等间距设置有若干个锥形通孔（300），防护罩（31）的外壁上等间距设置有若干个散热孔（310）。

4.根据权利要求3所述的一种基于无人农机的避障装置，其特征在于：伸缩组件（33）包括抵紧弹簧（330）、两个固定杆（331）和两个摆杆（332），两个固定杆（331）均设在电动小车（1）的外壁上，每个摆杆（332）均铰接设置在一个固定杆（331）远离电动小车（1）的一端，L型板（322）与两个摆杆（332）远离固定杆（331）的一端通过连接块（333）固定连接，两个固定杆（331）和两个摆杆（332）之间均固定设有限位板，抵紧弹簧（330）固定设在两个限位板之间。

5.根据权利要求4所述的一种基于无人农机的避障装置，其特征在于：牵引组件（41）包括拉绳（410）、齿条（411）、复位弹簧（412）和滑轨（413），滑轨（413）固定设在电动小车（1）的顶部，齿条（411）滑动设在滑轨（413）的内部，拉绳（410）固定设在齿条（411）的外壁和其中一个摆杆（332）的顶部之间，拉绳（410）穿过滑轨（413），复位弹簧（412）固定设在齿条（411）远离拉绳（410）的一端外壁和滑轨（413）的内壁之间，导轨的外壁上固定设有安装板，安装板的外壁上转动设有两个槽轮（414），拉绳（410）的外壁与两个槽轮（414）的外缘贴合。

6.根据权利要求5所述的一种基于无人农机的避障装置，其特征在于：传动组件（42）包括齿轮（420）、皮带（421）、第一锥齿轮（422）和两个同步轮（423），电动小车（1）的顶部设有底板，底板的上方固定设有顶板，顶板和底板之间分别插设有第一转轴和第二转轴，齿轮（420）和其中一个同步轮（423）均固定设在第一转轴上，齿轮（420）与齿条（411）啮合连接，第一锥齿轮（422）和另一个同步轮（423）均固定设在第二转轴上，皮带（421）套设在两个同步轮（423）之间。

7.根据权利要求6所述的一种基于无人农机的避障装置，其特征在于：旋转组件（43）包括第二锥齿轮（430）、转轮（431）和连杆（432），顶板的顶部设有第三转轴，转轮（431）和第二锥齿轮（430）均固定设在第三转轴上，连杆（432）铰接设置在转轮（431）和滑块（10）之间，第二锥齿轮（430）和第一锥齿轮（422）啮合连接，且第一锥齿轮（422）小于第二锥齿轮（430）。

8.根据权利要求4所述的一种基于无人农机的避障装置，其特征在于：连接块（333）的外壁上固定设有定位轴（5），定位轴（5）的外壁上套设有第二轴承（50），第二轴承（50）的内圈与定位轴（5）的外壁固定连接，L型板（322）的外壁上固定设有套筒（51），套筒（51）的内壁与第二轴承（50）的外圈固定连接，套筒（51）的圆周方向上的外壁上固定设有两个限位块（52），连接块（333）的两端固定设有两个支撑板（53），每个限位块（52）与一个支撑板（53）之间均固定设有缓冲弹簧（54）。

9.根据权利要求8所述的一种基于无人农机的避障装置，其特征在于：每个限位块（52）的顶部均固定设有插杆（55），连接块（333）的两端固定设有两个弧形导轨（56），每个插杆（55）均与一个弧形导轨（56）插接。

10.一种基于无人农机的避障装置的方法，包括以下步骤：

S1：无人农机的自动行驶：

工作时，先通过控制器启动电动小车（1），实现在果园内的自动行驶，再通过控制器启动两个高清车载摄像头（2），两个高清车载摄像头（2）一个朝向电动小车（1）前方，提供行驶视野，另一个朝向果园地面，提供除草视野；

S2：杂草的清理及第一重避障：

通过控制器启动微电机（320），由于其输出端与锯片（30）固定连接，L型板（322）与防护罩（31）固定连接，微电机（320）与L型板（322）固定连接，其输出端通过第一轴承（321）与防护罩（31）内壁转动连接，进而带动锯片（30）旋转，对地面上的杂草进行切割处理；

在防护罩（31）跟随电动小车（1）移动除草时，锥形铲板（323）对地面上的石子、枝杈和落叶等进行铲起，防止切刀与其戳碰而影响切草，起到第一重避障效果，设计锥形铲板（323）可最大程度上将石子、枝杈和落叶铲开，若干个散热孔（310）起到散热效果，确保切刀工作时产生的热量从防护罩（31）上透出而不会聚集在防护罩（31）的内部，降低因温度过高而产生的故障率，确保割草工作顺利实施；

S3：第二重避障：

在电动小车（1）行驶至果树的树干旁侧时，防护罩（31）上的锥形铲板（323）与果果树的树干接触，抵紧弹簧（330）由拉伸状态转变为收缩状态，由于两个摆杆（332）与两个固定杆（331）铰接，两个固定杆（331）和两个摆杆（332）之间均固定设计有限位板，两个限位板分别与抵紧弹簧（330）的两端固定连接，从而使得两个摆杆（332）以与两个固定杆（331）铰接处为圆心向靠近电动小车（1）的一端旋转，进而使得防护罩（31）和锥形铲板（323）对果树的树干进行避让，起到第二重避让效果；

S4：第二重避障时的同步工作：

在两个摆杆（332）以与两个固定杆（331）铰接处为圆心向靠近电动小车（1）的一端旋转时，即在进行避让果树的树干的同时，由于其中一个摆杆（332）的顶部和齿条（411）的外壁分别与拉绳（410）的两端固定连接，齿条（411）远离拉绳（410）的一端外壁和滑轨（413）的内壁分别与复位弹簧（412）的两端固定连接，又由于复位弹簧（412）初始为紧绷状态，进而使得拉伸出现短暂松弛，复位弹簧（412）瞬间由紧绷状态转为拉伸状态而推动齿条（411）于滑轨（413）的内部向靠近槽轮（414）的一端快速滑动，两个槽轮（414）在拉绳（410）运作时起到限位效果，防止拉绳（410）歪斜或脱离；

在齿条（411）于滑轨（413）的内部向靠近槽轮（414）的一端快速滑动时，由于齿条（411）与齿轮（420）啮合连接，从而带动齿轮（420）逆时针旋转，又由于齿轮（420）和其中一个同步轮（423）均与第一转轴固定连接，第一锥齿轮（422）和另一个同步轮（423）均与第二转轴固定连接，两个同步轮（423）通过皮带（421）套接，进而带动第一锥齿轮（422）快速逆时针旋转，由于第一锥齿轮（422）和第二锥齿轮（430）啮合连接，第二锥齿轮（430）和转轮（431）均与第三转轴固定连接，转轮（431）和滑块（10）分别与连杆（432）的两端铰接，进而带动转轮（431）快速顺时针旋转，又由于滑块（10）通过连接杆与锤块（40）固定连接，滑块（10）与导轨滑动连接，进而在防护罩（31）避障旋转至靠近小车旁侧的同时，锤块（40）快速下滑对防护罩（31）的顶部敲打一次，一方面，使得切割时卡在锯片（30）和防护罩（31）内侧顶部之间的割断的杂草受到振动而受到抖动并经过锯片（30）上的若干个锥形通孔（300）落至地面，防止卡在锯片（30）上而影响割草效果，同时减小对锯片（30）的磨损，有利于延长锯片（30）的使用寿命，另一方面，可将由之前锥形插板铲至防护罩（31）外侧顶部的少许树叶、枝杈和石子从防护罩（31）上抖落，防止防护罩（31）外侧顶部堆积越来越多的杂质而压坏防护罩（31）。