用于种植园农业任务管理和数据收集的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种果实收割、稀释和/或修剪系统，包括：(a)用于对果园或树木位置以及它们在种植园中的轮廓进行制图的计算机化系统；(b)用于收割、稀释或修剪果实的自主无人驾驶飞行器(UAV)群管理的管理系统；以及用于UAV自主收割、稀释和/或修剪果园的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于种植园农业任务管理和数据收集的系统和方法
本专利技术属于农业设备，特别是收割的
更具体地，本专利技术涉及收割、稀释和修剪装置。更具体地，本专利技术涉及用于(例如，苹果、梨、杏、桃、橙、小柑橘类果实和柠檬树、鳄梨、葡萄藤、西红柿、茄子、黄瓜和辣椒)果园、种植园和温室的收割、稀释或修剪装置。本专利技术不属于田间生长和田间植物的
，不涉及农作物喷粉、作物种植、施肥等田间作物作业。
技术介绍
传统的果园收割装置基于大量劳动力工作和支持工具，如由人类或自动梯子持有并由其操作的自动割草机。先进的工具是带有少量机械臂的大型轨道。这种轨道很大、昂贵且复杂。每个机械臂需要足够长且足够灵活，以便从树顶或底部采摘。机器人臂需要具有至少4个自由度，这导致非常昂贵的解决方案。值得注意的是，上述轨道很大并且不适合大多数现有的种植园/果园，并且它们不能穿过树行。它们也在山地移动性方面受到限制。较小的机器人/自主车辆遇到以下问题：由于地面的复杂性导致的移动性和可通行性；不能从树顶采摘果实；并且还具有2-4轴长机器人臂的复杂性。稀释通常通过大量劳动力工作来手动完成，通过将早期阶段的果实从树上断开，从而使大果实生长。修剪通常用手动锯或拿着锯的地面车辆完成。与本专利技术相反，现有的无人机没有可以伸入叶片和树枝的固定的长臂；针对危机有防护网防护，但不使用该网进行实际收割；没有配备可以实现闭环反馈的无人机相机的臂；没有收割机的功能；并且不能实现检测成熟的果实，然后用臂接近果实并控制无人机的移动。在现有的无人机中，电池具有固定的位置，并且位于尽可能靠近无人机的质心，不能容纳修剪器，不具有在无人机上没有施加力的情况下的收割能力并且所有电机都是水平的。今天，区域的映射由从3000英尺以上的高度拍摄该区域的照片的大型无人机或卫星完成，这使得能够用单个图片覆盖整个区域。然而，这样的图像通常具有低分辨率，甚至高分辨率相机也具有有限的结果。如果需要高分辨率图像，则映射方法由飞行在低高度(100-1000英尺)的无人机/四轴飞行器完成，扫描该区域并在飞行期间获得许多图片，然后拼接软件制作超分辨率图像。为了向每个像素提供绝对坐标，在该区域中放置很少的锚。每个锚具有可从俯视图和GPS坐标看到的光学特征。拍摄的每张图片包含至少一个所述锚，并且与图片数据一起分析信息以产生其中每个像素都具有坐标的超分辨率图像。然而，锚的部署是耗时的任务，需要人员到达每个锚的所需位置，并将其安装到位。另外，在扫描完成后，需要收集锚。今天，收割是手动或机械完成的。在机械收割中，成熟和未成熟的果实之间没有选择。今天的农艺任务以及在先前专利技术中描述的那些任务是逐行地，逐树地，以连续顺序执行以防止无意遗漏树。连续顺序是地面工人和地面自动收割机最有效的收割方式，也是便于管理的。选择性收割是有利的，因为成熟过程很长(几周到许多周的时间)并且对于所有树或甚至在同一棵树上不均匀。此外，农民希望防止对树木和果实的破坏。选择性收割和选择性稀释需要短时间内的大量人力，这通常导致农民不跟踪种植园状态并且不管理种植园数据库，而是同时收割所有果实。此外，由于人力短缺和收割期短，农民没有工具进行真正的选择性收割/稀释。已经进行了若干尝试来开发机械收割装置。例如：US2016/0307448描述了通过浮力气体和螺旋桨的组合升高的无人机，并且其用于自动化田间耕作-包括田间收割。US2017/0094909描述了一种用于从树上采集硬壳果实的无人机，该无人机包括用于识别果实的相机；和果实收割臂。US9,420,748涉及用于修剪的无人机，所述装置包括切割设备(例如链锯)和相机。US2016/0340006涉及一种配备有相机和提升机构的用于人员救援的救援无人机。IN4041MUM2015涉及一种硬壳果实收割无人机，其具有用于从其茎上切割果实的可伸展切割器和用于识别果实的相机。CN206024714涉及一种田间植物修饰无人机，包括水箱(5)和切割器(6)，并设计用于灌溉和修剪植物。CN104919981涉及一种用于采摘硬壳果实-特别是中国香榧果果实的无人机，包括延长杆(8)，其在其端部具有切割设备(1)和果实采集网(16)。CN104590562涉及一种消防无人机，包括炸弹枪和瞄准机构，以及保护罩和保险杠。另外的出版物还描述了用于各种任务的无人机，包括农业任务。例如：FLEWRO-DronestoPluckDates,Coconuts,FruitsfromTrees涉及硬壳果实采摘无人机，其包括用于获得果实图像的相机，用于稳定无人机的陀螺仪和GPS，用于确定果实是否成熟的一个机器人臂，和用于采摘硬壳果实的另一个机器人臂；IntelligentSwarmofDronesforHarvestingFruit涉及一群用于收割果实的无人机。每个无人机都配备有用于识别果实并评估其成熟度的相机和切割设备(剪切)。执行收割要么直到太阳下山，以便充电停止，或要么直到所有成熟的果实被采摘完；FruitPluckingFlingReobot涉及一种用于从高处采集果实的飞行机器人，包括用于检测果实的相机，具有用于切掉果实的旋转刀片的机器人臂；DesignandDevelopmentofMobileFruitPlucker涉及一种移动果实采摘器，其利用相机识别果实并且用附接到其的切割器将它们从树上切割下来。DroneballGo,aDroneWithaMulti-AxisCageDesignedtoCrash,Tumble,Roll,andKeepFlying涉及一种具有多轴笼子的相机无人机，其设计为能使无人机发生碰撞、翻跟头、横滚并保持飞行。值得注意的是，所有现有技术的装置和系统都设计成接近果实的柄以便收割它。此外，现有技术的装置和系统都没有涉及收割软壳果实，并且使用/更改收割硬壳果实的已知装置的任何尝试都将导致破坏这种软壳果实。此外，现有技术参考文献都没有提供一种能够在采摘后保持果实的装置，更不用说提及一旦收割果实就保持装置平衡的问题。最后，所有已知的无人机系统都是“感知和避免”系统，而本专利技术的系统是“感知和接合”系统。
技术实现思路
本专利技术提供了一种果实收割、稀释和/或修剪系统，包括：(a)用于对果园或树木位置以及它们在种植园中的轮廓进行制图的计算机化系统；(b)用于收割、稀释或修剪果实的自主无人驾驶飞行器(UAV)群管理的管理系统，所述系统包括：(i)用于收割果实或稀释果实的一个或多个改进的自主UAV，包括：计算系统，包括：存储器、处理器；果实收割单元；电源；防撞系统；果实检测单元，其适于计算果实相对于UAV的位置；和突出的网状笼子，其适于推动树枝和树叶；其中：所述防撞系统防止所述UAV与障碍物碰撞，从而实现所述UAV朝向预定目标位置的自主导航、飞行和操纵；所述UAV使用从果实检测单元接收的果实位置信息，以便操纵所述UAV并将收割单元定位在其可以收割所识别的果实的地方；所述笼子适于通过将树枝和树叶推到一边以使得所述UAV能够穿过树梢/叶子并到达内部的果实，和/或在通过所述收割单元在笼子中将所述果实从树枝拉下时提供反推来帮助收割过程，(ii)基站；(iii)可选地，果实容器；以及(iv)一个或多个供能装置，其中所述管理系统用于：(1)管理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种果实收割、稀释和/或修剪系统，包括：a)用于对果园或树木位置以及它们在种植园中的轮廓进行映射的计算机化系统；b)用于收割、稀释或修剪果实的自主无人驾驶飞行器(UAV)群管理的管理系统，所述系统包括：i)用于收割果实或稀释果实的一个或多个改进的自主UAV，包括：‑包括存储器、处理器的计算系统；‑果实收割单元；‑电源；‑防撞系统；‑果实检测单元，其适于计算果实相对于UAV的位置；和‑突出的网状笼子，其适于推动树枝和树叶；其中：‑所述防撞系统防止所述UAV与障碍物碰撞，从而实现所述UAV朝向预定目标位置的自主导航、飞行和操纵；‑所述UAV使用从果实检测单元接收的果实位置信息，以便操纵所述UAV并将收割单元定位在其可以收割所识别的果实的地方；‑所述笼子适于通过将树枝和树叶推到一边以使得所述UAV能够穿过树梢/叶子并到达内部的果实，和/或在通过所述收割单元在笼子中将所述果实从树枝拉下时提供反推来帮助收割过程；ii)基站；iii)可选地，果实容器；和iv)一个或多个供能装置，其中所述管理系统用于：(1)管理包括果实收割UAV、果实容器、果实载体UAV、锚单元和载锚UAV的UAV群；和/或(2)基于果实成熟度的收割或稀释任务。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.18 US 62/376,713;2017.03.02 US 62/465,9651.一种果实收割、稀释和/或修剪系统，包括：a)用于对果园或树木位置以及它们在种植园中的轮廓进行映射的计算机化系统；b)用于收割、稀释或修剪果实的自主无人驾驶飞行器(UAV)群管理的管理系统，所述系统包括：i)用于收割果实或稀释果实的一个或多个改进的自主UAV，包括：-包括存储器、处理器的计算系统；-果实收割单元；-电源；-防撞系统；-果实检测单元，其适于计算果实相对于UAV的位置；和-突出的网状笼子，其适于推动树枝和树叶；其中：-所述防撞系统防止所述UAV与障碍物碰撞，从而实现所述UAV朝向预定目标位置的自主导航、飞行和操纵；-所述UAV使用从果实检测单元接收的果实位置信息，以便操纵所述UAV并将收割单元定位在其可以收割所识别的果实的地方；-所述笼子适于通过将树枝和树叶推到一边以使得所述UAV能够穿过树梢/叶子并到达内部的果实，和/或在通过所述收割单元在笼子中将所述果实从树枝拉下时提供反推来帮助收割过程；ii)基站；iii)可选地，果实容器；和iv)一个或多个供能装置，其中所述管理系统用于：(1)管理包括果实收割UAV、果实容器、果实载体UAV、锚单元和载锚UAV的UAV群；和/或(2)基于果实成熟度的收割或稀释任务。2.根据权利要求1所述的果实收割、稀释和/或修剪系统，其中用于映射的所述计算机化系统被设计为在其中建立用于收割和果实状态的果园数据库并控制和/或启用以下中的至少一个：a)一个或多个包括标记的锚单元；b)配备有用于拍摄预定区域的多张照片的相机的飞行单元；和c)映射单元，包括处理器和用于接收所述多张照片的存储器，并且：-在视觉上识别所述照片中的锚单元的一个或多个标记及其地理位置；和-映射在所述照片中所识别的树与所识别的一个或多个锚单元的位置；其中一个或多个锚单元位于所述预定区域内的特定目标点处。3.根据权利要求1或2所述的系统，其是能够执行以下任务中的任何一个的...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·马奥尔，
申请(专利权)人：泰维先进技术有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL