杭州电子科技大学孙宏伟获国家专利权
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龙图腾网获悉杭州电子科技大学申请的专利一种微型茶叶采摘无人机及其应用获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117337692B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311315071.6,技术领域涉及:A01D46/30;该发明授权一种微型茶叶采摘无人机及其应用是由孙宏伟;洛百东;陈丰农;吴开华设计研发完成,并于2023-10-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种微型茶叶采摘无人机及其应用在说明书摘要公布了:本发明属于茶叶采摘无人机领域,为解决现有的无人机式采茶机成本高、采摘效率低、机动性差,以及采摘执行器机械结构复杂,控制难度较大等问题,本发明提供一种微型茶叶采摘无人机,包括主旋翼、无人机机体、尾旋翼、传动装置、起落架、飞行控制系统、采摘器等,还包括设置于所述无人机机体前部下方的深度相机,设置于所述无人机机体下方的采摘装置,交叉伸缩架。本发明的无人机通过自带微型摄像头,识别适合采摘的茶叶,自主规划路径,利用机载刀片式末端执行器进行精确的采摘操作,适用于各类复杂地形,小巧灵活,成本低廉。本发明的无人机可以通过集群化作业提高茶叶的采摘效率和环境适应性。
本发明授权一种微型茶叶采摘无人机及其应用在权利要求书中公布了:1.一种微型茶叶采摘无人机的应用,其特征在于,包括如下步骤: 构建微型茶叶采摘无人机系统, 所述微型茶叶采摘无人机系统包括若干台所述微型茶叶采摘无人机、起落支撑台7、收集箱、信息处理单元; 所述起落支撑台7为所述微型茶叶采摘无人机下方的起落架提供支撑,使所述微型茶叶采摘无人机停放于所述起落支撑台7上,所述起落支撑台7的上表面设置有矩形凹槽,所述凹槽内用于容纳所述微型茶叶采摘无人机下方的机构固定装置3、滑台组件4、交叉伸缩架5、采摘夹6.1; 所述收集箱的上表面设有条状的收集口,所述收集箱设置在紧邻茶树的垄沟内,以减少所述微型茶叶采摘无人机采摘一芽两叶时往返于茶树和收集箱的飞行路程; 使用若干台所述微型茶叶采摘无人机组成集群, 当所述集群到达目标作业茶园区域时,所述信息处理单元利用无人机姿态信息、各微型茶叶采摘无人机的位置信息以及深度相机提供的深度信息,为每架微型茶叶采摘无人机进行实时路径规划,并将规划结果传输给每个微型茶叶采摘无人机上的飞行控制系统,以实现自主飞行能力,所述集群自主分配区域进行茶叶采摘任务; 使用所述微型茶叶采摘无人机的深度相机,收集实时图像数据以检测位于无人机下方的茶叶情况;所述信息处理单元使用所述实时图像数据进行茶叶识别; 当识别到符合采摘要求的茶叶时,标记其位置信息,所述信息处理单元进行新的路径规划;使若干台所述微型茶叶采摘无人机中的一台到达采摘位置;所述采摘位置由所述信息处理单元基于所述位置信息计算得到; 所述微型茶叶采摘无人机到达采摘位置后,其上的深度相机实时将茶树顶端末梢的图像传输给所述微型茶叶采摘无人机上的MCU控制模块1.3.1; 所述MCU控制模块1.3.1利用目标检测算法识别出图像中的一芽两叶,并对采摘点进行定位,采摘控制模块1.3.2控制所述滑台组件4进行采摘: 所述滑台组件4使用直线舵机4.1将驱动滑块4.2在滑槽4.3中向上滑动,进而带动交叉伸缩架5向下延伸;所述滑块4.2移动到最顶端时,夹头夹住一芽两叶的茎部,同时剪切刀片6.2切断茎部,从而实现茶树顶端一芽两叶的采摘; 所述夹头上设有直齿结构,通过所述夹头对采摘后的茶叶进行夹持; 完成茶叶采摘后,所述信息处理单元控制所述微型茶叶采摘无人机到达离茶树最近的收集箱上方,所述MCU控制模块1.3.1利用目标检测算法识别出收集口,并对收集口进行定位,采摘控制模块1.3.2控制所述滑台组件4进行茶叶投放: 所述直线舵机4.1启动,使得滑块4.2在滑槽4.3中向下滑动,同时交叉伸缩架5向上收缩; 由夹头夹持的茶叶受重力作用掉落到收集箱中; 当集群完成目标区域的茶叶采摘任务或单个所述微型茶叶采摘无人机电量不足时,所述信息处理单元控制所述微型茶叶采摘无人机运动到起落支撑台7上方,直线舵机4.1将滑块4.2滑动至滑槽4.3的最顶端,使交叉伸缩架5伸展到最大限度以减少水平方向的尺寸方便降落,所述微型茶叶采摘无人机降落到起落支撑台7上; 微型茶叶采摘无人机,包括主旋翼1.1、无人机机体1.3,尾旋翼1.4,传动装置1.5,起落架1.7,飞行控制系统1.8,MCU控制模块1.3.1,采摘控制模块1.3.2,其特征在于,还包括设置于所述无人机机体1.3下方的深度相机2,设置于所述无人机机体1.3下方的机构固定装置3,交叉伸缩架5; 所述机构固定装置3由连接块3.1,垂直连接板3.2,交叉伸缩架固定杆3.3组成; 所述连接块3.1固定连接于与所述无人机机体1.3底部; 两块所述垂直连接板3.2固定连接于所述连接块3.1上相对的两侧; 所述交叉伸缩架固定杆3.3的两部分别固定于相对设置的两块所述垂直连接板3.2的下端;相对设置的垂直连接板3.2之间还设置有滑台组件4; 所述滑台组件4由直线舵机4.1,滑块4.2,滑槽4.3组成; 所述滑槽4.3固定于所述垂直连接板3.2上,所述滑块4.2通过所述直线舵机4.1驱动,在滑槽4.3中上下滑动; 所述交叉伸缩架5由两个中部连杆、两个下部连杆和两个短连杆交叉铰接组成, 两个所述短连杆的上端通过连接销铰接,铰接两个所述短连杆的连接销与所述滑块4.2固定连接; 两个所述短连杆的下端分别通过连接销与一个中部连杆的上端铰接,两个所述中部连杆的中间设有通孔,两个所述中部连杆在所述通孔处相互交叉,两个所述通孔重叠;所述交叉伸缩架固定杆3.3从重叠的所述通孔穿过,使两个所述中部连杆相互铰接; 两个所述中部连杆的下端分别通过连接销与一个下部连杆的上端铰接;两个所述下部连杆的中间相互交叉铰接;两个所述下部连杆的下端分别连接有一个夹臂;两个所述夹臂组成采摘夹6.1;所述夹臂的下端为夹头,所述夹头下方设有剪切刀片6.2,所述剪切刀片6.2的刀刃突出夹头; 所述滑块4.2向上滑动时,两个所述夹臂加紧使两所述夹头相互靠拢以夹持茶茎,两个所述剪切刀片6.2的刀刃相互靠拢直到发生部分重叠以剪断茶茎。
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