具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

如图1所示，本发明的一种无人机自主采摘荔枝装置由机械臂组件A、旋转组件B、执行末端剪刀组件C、识别控制系统组件D、无人机本体组件E、起落架支撑组件F、联轴器1、滑斗2和GPS定位系统3组成，其中机械臂组件A由微型电动伸缩杆组件4、滑块组件5、配重伸长杆组件6、吊杆组件7和电动伸缩杆8组成,其中，微型电动伸缩杆组件4由齿轮箱4a、电机Ⅰ4b、伸缩杆4c和吊耳Ⅰ4d组成；所述的旋转组件B由壳体9和步进电机10组成，其中壳体9左右两侧中心对称设有内螺纹孔柱Ⅰ9d和内螺纹孔柱Ⅱ9e；所述的执行末端剪刀组件C由剪刀壳体Ⅰ11、剪刀壳体Ⅱ12、动刀片13、定刀片14、齿轮螺母15、卡扣16、铝体17、减速器18、电机Ⅱ19、柱销20、销钉21、摆齿22、霍尔板23、伞齿24、轴承25、剪刀壳体Ⅲ26、通孔Ⅲ26a组成；所述的识别控制系统组件D由双目相机27、执行控制模块30、遥控信号接收机29和飞行控制模块28组成，其中遥控信号接收机29与飞行控制模块28通过信号线连接；所述的无人机本体组件E由支撑柱Ⅰ组31、六棱支撑杆组32、支撑柱Ⅱ组33、桨叶组34、桨叶垫片组35、安装板组36、电机组37、底板组38、无人机臂组39、桨叶防护罩组40、起落架横杆对41、起落架立板对42、滑块对43、移动电源44、中心板Ⅰ45、中心板Ⅱ46、中心板Ⅲ47和中心板Ⅳ48组成；所述的起落架支撑组件F由防滑脚垫组49、着陆支架对50、缓冲脚垫组51、起落架对52、重力传感器套件组53组成；起落架支撑组件F、无人机本体组件E和识别控制系统组件D自下而上顺序排列；GPS定位系统3固接于无人机本体组件E的中心板Ⅱ46靠左端中部上表面；滑斗2中部左右两侧上端经旋转组件B的内螺纹孔柱Ⅰ9d和内螺纹孔柱Ⅱ9e对称固接于旋转组件B中壳体9的左右两侧，滑斗2后部左右两侧与无人机本体组件E中滑块对43的两个滑块铰接；机械臂组件A、旋转组件B和执行末端剪刀组件C自后至前顺序排列，机械臂组件A中微型电动伸缩杆组件4的齿轮箱4a固接于无人机本体组件E的中心板Ⅰ45近后端下表面；机械臂组件A中吊杆组件7的法兰底座7a固接于中心板Ⅰ45近前端中部下表面；机械臂组件A的电动伸缩杆8前端经螺纹孔9c与旋转组件B中壳体9后端螺纹连接，旋转组件B中步进电机10的电机轴10a前端经联轴器1与执行末端剪刀组件C的剪刀壳体Ⅰ11和剪刀壳体Ⅲ26的后端连接；起落架支撑组件F中起落架对52的两个起落架前后排列，其上端对称固接于左右排列的起落架横杆对41的2个起落架横杆的近中部下端；执行控制模块30粘接于中心板Ⅳ48近后端上表面，飞行控制模块28粘接于中心板Ⅲ47上表面中心，遥控信号接收机29粘接于中心板Ⅲ47近后端上表面；所述的识别控制系统组件D由双目相机27、执行控制模块30、遥控信号接收机29和飞行控制模块28组成，中双目相机27固接于无人机本体组件E的中心板Ⅳ48上面中心，识别控制系统组件D的执行控制模块30粘接于无人机本体组件E的中心板Ⅳ48近后端上面，识别控制系统组件D的飞行控制模块28粘接于无人机本体组件E的中心板Ⅲ47上面中心，识别控制系统组件D的遥控信号接收机29粘接于无人机本体组件E的中心板Ⅲ47近后端上面；遥控信号接收机29与飞行控制模块28通过信号线连接；起落架支撑组件F中的微型重力传感器50b与识别控制系统组件D的执行控制模块30和飞行控制模块28通过信号线连接；识别控制系统组件D的执行控制模块30与步进电机驱动器经导线相连，导线经通孔Ⅰ9a和通孔Ⅱ9b将步进电机驱动器连接到步进电机10；识别控制系统组件D的执行控制模块30通过导线经执行末端剪刀组件C的通孔Ⅲ26a与电机Ⅱ19、霍尔板23连接，无人机本体组件E的移动电源44为识别控制系统组件D的执行控制模块30、飞行控制模块28、双目相机27、旋转组件B的步进电机10和执行末端剪刀组件C的电机Ⅱ19供电。

本发明以四旋翼无人机为基础，识别控制系统组件D识别成熟荔枝果实上的果梗，并控制执行末端剪刀组件C对果梗进行剪切，剪下的荔枝顺着滑斗2滑落到收纳袋中，由于收纳袋四角是固接在重力传感器套件组53中弹簧扣53c上，当收纳袋中的荔枝重量达到微型重力传感器53b设定值后，微型重力传感器53b会向执行控制模块30和飞行控制模块28发送信号，执行控制模块30控制无人机自主采摘荔枝装置停止采摘荔枝，并控制各组件恢复到原始位置，最后飞行控制模块28控制无人机自主采摘荔枝装置着陆到指定位置。

如图2至图6所示，所述的机械臂组件A的电机Ⅰ4b上端固接于齿轮箱4a右部下面，伸缩杆4c上端固接于齿轮箱4a左部下面，吊耳Ⅰ4d固接于伸缩杆4c下端；滑块组件5由滑块5a和吊耳对Ⅰ5c组成，吊耳对5c固接于滑块5a上面中心，滑块5a下面设有滑槽5b，配重伸长杆组件6由配重块6a、伸长杆6c和吊耳Ⅱ6d组成,配重块6a上设有导轨6b,伸长杆6c后端固接于配重块6a前端；吊耳6d固接于伸长杆6c前部上面；吊杆组件7由法兰底座7a、吊杆7b和吊耳对Ⅱ7c组成，且法兰底座7a固接于吊杆7b上端，吊耳对Ⅱ7c固接于吊杆7b下端；微型电动伸缩杆组件4的吊耳Ⅰ4d与滑块组件5的吊耳对Ⅰ5c经销钉固接；配重伸长杆组件6的导轨6b与滑块组件5中滑块5a的滑槽5b滑动连接；配重伸长杆组件6的吊耳Ⅱ6d与吊杆组件7的吊耳对Ⅱ7c经销钉铰接；电动伸缩杆8后部与配重伸长杆组件6中伸长杆6c的前部螺纹连接。

当执行控制模块30向微型电动伸缩杆组件4发送使伸缩杆4c向下伸长的控制信号后，执行控制模块30控制微型电动伸缩杆组件4中电机Ⅰ4b转动，电机Ⅰ4b通过齿轮箱4a带动伸缩杆4c向下伸长，从而使滑块组件5中滑块5a沿导轨6b向后滑动，配重块6a绕铰接吊耳对Ⅱ7c和吊耳Ⅱ6d的销钉向下转动，电动伸缩杆8绕铰接吊耳对Ⅱ7c和吊耳Ⅱ6d的销钉向上转动；反之，当执行控制模块30向微型电动伸缩杆4组件发送使伸缩杆4c向上收缩的控制信号后，伸缩杆4c向上收缩，从而使滑块5a沿导轨6b向前滑动，配重块6a绕铰接吊耳对Ⅱ7c和吊耳Ⅱ6d的销钉向上转动，电动伸缩杆8绕铰接吊耳对Ⅱ7c和吊耳Ⅱ6d的销钉向下转动；当执行控制模块30向电动伸缩杆8发送信号后，可以控制电动伸缩杆8向前伸长或向后收缩,从而带动旋转组件B和执行末端剪刀组件C向前或向后运动，从而使荔枝果梗置于执行末端剪刀组件C的刀口之间或使执行末端剪刀组件C回到初始位置。

如图7至图10所示，所述的旋转组件B中步进电机10前端中部设有电机轴10a；壳体9后面设有通孔Ⅰ9a、通孔Ⅱ9b和螺纹孔9c，步进电机10装于壳体9内。

当执行控制模块30向旋转组件B发送控制信号后，控制电机轴10a正转或反转，通过联轴器1带动执行末端剪刀组件C进行正转或反转，以使执行末端剪刀组件C的刀口垂直于荔枝果梗，由于滑斗2中部左右两侧上端，经内螺纹孔柱Ⅰ9d和内螺纹孔柱Ⅱ9e对称固接于旋转组件B中壳体9的左右两侧，故当电动伸缩杆8带动旋转组件B向前或向后运动时，旋转组件B会带动滑斗2沿起落架横杆对41的两个横杆中部向前或向后滑动。

如图11至图13所示，所述的执行末端剪刀组件C中通孔Ⅲ26a设于剪刀壳体Ⅲ26近后端上侧；摆齿22、动刀片13、定刀片14、铝体17自右至左排列，伞齿24、轴承25、减速器18、电机Ⅱ19自前至后排列；摆齿22前部经动刀片13、定刀片14的近后部和铝体17的前部由销钉21贯穿铰接，销钉21左端与齿轮螺母15螺纹连接，卡扣16位于齿轮螺母15后方，卡扣16、铝体17的近中部、定刀片14的后部经螺钉贯穿固接，卡扣16的轮齿与齿轮螺母15的轮齿啮合，锁紧齿轮螺母15；摆齿22前部与动刀片13后部经柱销20固接，摆齿22后部左面的轮齿与伞齿24的轮齿啮合；霍尔板23左端与铝体17后部上面固接，伞齿24后端光轴与轴承25内圈固接，轴承25外圈固接于铝体17后端孔腔内圈，铝体17、减速器18和电机Ⅱ19自前至后顺序排列，并互为螺纹连接；剪刀壳Ⅰ11和剪刀壳Ⅲ26在铝体17、减速器18和电机Ⅱ19左右两侧对称设置并固接，二者前端与剪刀壳Ⅱ12固接。

当执行控制模块30向执行末端剪刀组件C发送控制信号后，控制执行末端剪刀组件C中电机Ⅱ19正转或反转，电机Ⅱ19通过减速器18内齿轮带动伞齿24向上或向下转动，伞齿24带动摆齿23后端绕销钉21向上或向下摆动，摆齿23前端经柱销20带动动刀片13绕销钉21向下或向上转动，动刀片13与定刀片14形成剪切运动或动刀片13恢复到初始位置；动刀片13与定刀片14的剪切运动将荔枝果梗剪断，剪落的荔枝果实顺着滑斗2滑落到固接在弹簧扣53c中的收纳袋里，霍尔板23向执行控制模块28发送信号，执行控制模块28控制电机Ⅱ19的转动方向和转动角度，使动刀片13转动到初始位置，即动刀片13与定刀片14张开刀口。

如图15所示，所述的识别控制系统组件D由双目相机27、执行控制模块30、遥控信号接收机29和飞行控制模块28组成，其中遥控信号接收机29与飞行控制模块28通过信号线连接。

当无人机起飞到荔枝果树附近，双目相机27将拍到的荔枝果实图像信息传送到地面站，根据图像信息识别出成熟的荔枝果实，并获取成熟荔枝的三维信息，地面站向飞行控制模块30发送控制指令，飞行控制模块28控制无人机飞到成熟荔枝附近，双目相机27向地面站发送图像信息，根据图像信息识别出成熟荔枝果实上的果梗，并获取果梗的三维空间位置信息，地面站向飞行控制模块28发送控制指令，飞行控制模块28调整无人机的位姿，使末端剪刀组件C垂直于该果梗，执行控制模块30控制各组件动作，剪断荔枝上的果梗，使剪下的荔枝沿滑斗2滑到收纳袋中。

如图16和图17所示，所述的无人机本体组件E的中心板Ⅰ45的中心设有通孔Ⅳ45a，中心板Ⅱ46的中心设有通孔Ⅴ46a，起落架立板对42的两个立板对前后排列，其上端对称固接于中心板Ⅰ45的下面，起落架横杆对41的两个横杆左右排列，并分别固接于起落架立板对42的两个立板的左右两边下端，滑块对43的两个滑块分别与起落架横杆对41的两个横杆中部滑动连接；移动电源44固接于中心板Ⅰ45中部下面；中心板Ⅰ45、无人机臂组39、中心板Ⅱ46、中心板Ⅲ47、中心板Ⅳ48自下而上顺序排列，无人机臂组39的4个无人机臂近中部下端对称固接于中心板Ⅰ45上面，中心板Ⅱ46与无人机臂组39的4个无人机臂经支撑柱Ⅱ组33的4个支撑柱Ⅱ对称固接，中心板Ⅲ47与中心板Ⅱ46经支撑柱Ⅰ组31的4个支撑柱Ⅰ对称固接，中心板Ⅱ46与中心板Ⅳ48经六棱支撑杆组32的4个六棱支撑杆对称固接；安装板组36的4个安装板和底板组38的4个底板分别固接于无人机臂组39的4个无人机臂的上面和下面，桨叶组34的4个桨叶经桨叶垫片组35的4个桨叶垫片分别固接于安装板组36的4个安装板的中部上面，电机组37的4个电机分别固接于安装板组36的4个安装板的中部下面，桨叶防护罩组40的4个防护罩分别固接于安装板组36的4个安装板上面。

由于滑斗2后部左右两侧与无人机本体组件E中滑块对29的两个滑块铰接，故滑块对29可带动滑斗2沿起落架横杆对41的两个横杆中部前后滑动，桨叶防护罩组40主要是尽可能避免桨叶打到树叶，影响无人机的稳定性，中心板Ⅲ47和中心板Ⅳ48主要用于承载识别控制系统组件D中的零部件，移动电源44为整个装置供电，拆掉滑斗2和起落架支撑组件E后，无人机本体组件D可作为其他用途的无人机本体组件。

如图18至图20所示，所述的起落架支撑组件F中防滑脚垫组49由4个防滑脚垫组成，着陆支架对50由2个着陆支架组成，缓冲脚垫组51由4个缓冲脚垫组成，重力传感器套件组53由4个重力传感器套件组成，单个重力传感器套件由环形钩53a、微型重力传感器53b和弹簧扣53c组成，且自上而下排列并固接；起落架对52由两个起落架组成，每个起落架均由三角架Ⅰ52a、横板52b和三角架Ⅱ52c组成，三角架Ⅰ52a、横板52b和三角架Ⅱ52c自左至右排列并固接；起落架对52的两个起落架前后排列，其下端对称固接于左右排列的着陆支架对50的2个着陆支架中部；缓冲脚垫组51的4个缓冲脚垫分别固接于2个着陆支架的前后近两端；防滑脚垫组49的4个防滑脚垫分别固接于2个着陆支架的前后两端；重力传感器套件组53的4个重力传感器套件分别固接于起落架对52的4个三角架内侧。

当固接在弹簧扣53c上收纳袋中荔枝的重量达到微型重力传感器53b的设定值后，微型重力传感器53b向执行控制模块30和飞行控制模块28发送信号，执行控制模块30控制相应组件停止采摘荔枝，并使各组件恢复到采摘荔枝前的初始位置，地面站向飞行控制模块28发送信号，飞行控制模块28控制无人机平稳着陆到指定位置，着陆支架对50可供无人机平稳着陆。