一种无人绿篱修剪机及其控制方法技术

一种无人绿篱修剪机及其控制方法，属于绿化带修剪设备技术领域。包括电动车、GPS定位装置、多线激光雷达、修剪装置以及控制系统；水平机架固定安装于电动车的前部，水平滚珠丝杠转动安装于水平机架内，水平电机固定安装于水平机架一端的外侧，水平电机与水平滚珠丝杆的一端连接，竖直机架下端通过水平滚珠丝杆副安装于水平滚珠丝杆上，竖直滚珠丝杠转动安装于竖直机架内，竖直电机固定安装于竖直机架一端的外侧顶部，竖直电机与竖直滚珠丝杆的顶部连接；锯片架竖直设置，若干圆锯片转动安装于锯片架上。本发明专利技术能够进行无人驾驶和无人修剪，工作效率和安全性高。

【技术实现步骤摘要】
一种无人绿篱修剪机及其控制方法
本专利技术涉及绿化带修剪设备
，特别是一种无人绿篱修剪机及其控制方法。
技术介绍
目前绿篱修剪主要以手持式和背负式的绿篱机械为主，常用的是人力或电动修枝剪刀、油锯和手持型电动圆盘锯。还有一部分自动化水平较高的修剪机械设备，如车载修剪机械手。人力或电动修枝剪刀、手持式的油锯和电动圆盘锯均需要绿篱维护人员手持工具进行修剪，劳动强度大，修剪效益低。手持作业时振动大，修剪一定范围的绿篱后就需要休息难以继续。并且绿篱维护人员在高速公路上作业时安全难以得到保障，高速行驶的汽车、枝叶修剪后纷飞的碎屑都时时刻刻威胁着绿篱维护人员的人身安全。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是，针对上述问题，提供一种无人绿篱修剪机及其控制方法，该修剪机能够进行无人驾驶和无人修剪，工作效率和安全性高。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种无人绿篱修剪机，所述修剪机包括电动车、GPS定位装置、多线激光雷达、修剪装置以及控制系统；所述GPS定位装置安装于电动车上，用于获取无人修剪机在高速上的位置；所述多线激光雷达安装于电动车上，用于扫描无人绿篱修剪机周边的环境，获取三维点云信息；所述修剪装置包括水平机架、竖直机架，一对相配合的水平滚珠丝杆与水平滚珠丝杆副、一对相配合的竖直滚珠丝杆与竖直滚珠丝杆副水平电机、竖直电机、锯片电机、锯片架以及若干圆锯片；所述水平机架和竖直机架均呈长方形框体状，所述水平机架的长度方向、水平滚珠丝杆和所述电动车前部的宽度方向相同，所述水平机架固定安装于电动车的前部，所述水平滚珠丝杠转动安装于所述水平机架内，所述水平电机固定安装于所述水平机架一端的外侧，所述水平电机与所述水平滚珠丝杆的一端连接，所述竖直机架下端通过水平滚珠丝杆副安装于所述水平滚珠丝杆上，所述竖直滚珠丝杠转动安装于所述竖直机架内，所述竖直电机固定安装于所述竖直机架一端的外侧顶部，所述竖直电机与所述竖直滚珠丝杆的顶部连接；所述锯片架竖直设置，若干所述圆锯片转动安装于锯片架上，所述圆锯片竖直并排设置，所述锯片电机安装于所述锯片架上，用于驱动所述圆锯片，所述锯片架远离圆锯片的一侧通过连杆与竖直滚珠丝杆副固定连接，所述竖直滚珠丝杆副安装于所述竖直滚珠丝杆上，所述圆锯片的中轴线方向与所述水平滚珠丝杆的长度方向相同；所述控制系统分别与电动车、GPS定位装置、多线激光雷达、水平电机、竖直电机以及锯片电机连接。进一步的，还包括无线通讯装置，所述无线通讯装置安装于所述电动车的顶部，所述无线通讯装置与所述控制系统连接。进一步的，还包括车载摄像头，所述多线激光雷达通过竖杆固定于所述电动车的顶部，所述车载摄像头固定于所述竖杆上，所述车载摄像头与所述控制系统连接。一种无人绿篱修剪机的控制方法，包括电动车自动巡航的控制方法、自动报警的控制方法以及无人修剪的控制方法。进一步的，所述电动车自动巡航的控制方法包括以下步骤：A1.启动电动车，使其车沿护栏巡航行驶过程；A2.通过多线激光雷达扫描无人绿篱修剪机周边的环境，获取三维点云信息；A3.将车道线信息从路面中提取出来，处理车道线的激光点云数据，计算车道线至激光雷达所在汽车中性面的距离l1,控制系统使电动车与车道线保持一定的距离向前行驶；A4.当多线激光雷达无法识别车道线时，启动应急模式，多线激光雷达依据路面和护栏高程信息的不同将护栏特征从环境中提取出来，处理护栏的点云数据，以计算护栏和激光雷达所在汽车中性面的距离l2，控制系统使电动车沿护栏保持一定距离行驶。A5.当多线激光雷达识别到前方有障碍物时，控制系统控制电动车与障碍物保持车距在50米以上行驶，当障碍物停止运动时，控制系统控制电动车停止运动。进一步的，所述自动报警的控制方法包括以下步骤：B1.当无人修剪机停车超过1分钟后，控制系统通过无线通讯装置向控制中心发送停车时间过久信号，控制中心可通过车载摄像头在远端查看前方路况信息，并和交管部门合作处理路面突发事件以及进行后续无人修剪机的运动决策。B2.当控制系统通过自检发现修剪机出现故障无法作业时，控制系统将故障信息通过无线通讯装置发送给高速公路控制中心，工作人员可根据故障信息和GPS定位装置提供的位置信号前往无人修剪机停车地点进行设备维修。进一步的，所述无人修剪的控制方法包括以下步骤：C1.通过激光雷达从路面中将车道线信息提取出来，处理激光雷达点云数据，确定车道线至激光雷达所在汽车中性面的距离l1，护栏与车道线之间的水平距离l3由国家标准确定，护栏宽度为b1，高度为h1，水平机架离地距离为h；C2.以无人修剪机前进方向为x轴正方向，前进时左手边为y轴正方向，水平滚珠丝杠副的丝杠中心点为坐标原点建立坐标系；C3.由圆锯片组成的垂直修剪系统下端点的定位坐标为(0,l1+l3+b1,h1-h)，以此为修剪系统的定位依据，完成修剪作业,车辆向前行驶时系统根据自身位置自动调节圆锯片位置，整套修剪系统沿护栏上方对绿篱进行垂直平面的修剪。由于采用上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术可实现高速公路绿篱修剪机械设备的无人驾驶、无人修剪功能。与人力或电动修枝剪刀、油锯和手持型电动圆盘锯相比，操作便捷，降低了劳动强度，提高了修剪效率。与普通车载绿篱修剪机械手相比，无需维护人员现场操作，解放了劳动力，无需对操作人员进行繁琐的培训。在作业环境恶劣的高速公路上保障了绿篱维护人员的人身安全。2.本专利技术包括电动车自动巡航的控制方法，能够使电动车沿护栏保持一定的距离稳定行驶，当前方有障碍物时，能够使本专利技术与障碍物保持一定的车距，安全性高；本专利技术中的自动报警的控制方法，能够远程监控修剪机的异常状况，方便及时处理；本专利技术中的无人修剪的控制方法，能够实现自动对绿篱进行修剪，方便安全。附图说明图1是本专利技术无人绿篱修剪机的系统示意图；图2是本专利技术无人绿篱修剪机的作业原理图。附图中，11-电动车、12-GPS定位装置、13-无线通讯装置、21-多线激光雷达、31-水平机架、32-水平滚珠丝杆副、33-水平电机、34-竖直机架、35-竖直滚珠丝杆副、36-竖直电机、37-锯片架、38-圆锯片、41-车载摄像头、51-护栏、52-车道线。具体实施方式以下结合附图对专利技术的具体实施进一步说明。需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。如图1-2所示，一种无人绿篱修剪机，修剪机包括电动车11、GPS定位装置12、多线激光雷达21、修剪装置以及控制系统；GPS定位装置12安装于电动车11上，用于获取无人修剪机在高速上的位置；多线激光雷达21安装于电动车11上，用于扫描无人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人绿篱修剪机，其特征在于，所述修剪机包括电动车、GPS定位装置、多线激光雷达、修剪装置以及控制系统；/n所述GPS定位装置安装于电动车上，用于获取无人修剪机在高速上的位置；/n所述多线激光雷达安装于电动车上，用于扫描无人绿篱修剪机周边的环境，获取三维点云信息；/n所述修剪装置包括水平机架、竖直机架，一对相配合的水平滚珠丝杆与水平滚珠丝杆副、一对相配合的竖直滚珠丝杆与竖直滚珠丝杆副水平电机、竖直电机、锯片电机、锯片架以及若干圆锯片；所述水平机架和竖直机架均呈长方形框体状，所述水平机架的长度方向、水平滚珠丝杆和所述电动车前部的宽度方向相同，所述水平机架固定安装于电动车的前部，所述水平滚珠丝杠转动安装于所述水平机架内，所述水平电机固定安装于所述水平机架一端的外侧，所述水平电机与所述水平滚珠丝杆的一端连接，所述竖直机架下端通过水平滚珠丝杆副安装于所述水平滚珠丝杆上，所述竖直滚珠丝杠转动安装于所述竖直机架内，所述竖直电机固定安装于所述竖直机架一端的外侧顶部，所述竖直电机与所述竖直滚珠丝杆的顶部连接；所述锯片架竖直设置，若干所述圆锯片转动安装于锯片架上，所述圆锯片竖直并排设置，所述锯片电机安装于所述锯片架上，用于驱动所述圆锯片，所述锯片架远离圆锯片的一侧通过连杆与竖直滚珠丝杆副固定连接，所述竖直滚珠丝杆副安装于所述竖直滚珠丝杆上，所述圆锯片的中轴线方向与所述水平滚珠丝杆的长度方向相同；/n所述控制系统分别与电动车、GPS定位装置、多线激光雷达、水平电机、竖直电机以及锯片电机连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种无人绿篱修剪机，其特征在于，所述修剪机包括电动车、GPS定位装置、多线激光雷达、修剪装置以及控制系统；
所述GPS定位装置安装于电动车上，用于获取无人修剪机在高速上的位置；
所述多线激光雷达安装于电动车上，用于扫描无人绿篱修剪机周边的环境，获取三维点云信息；
所述修剪装置包括水平机架、竖直机架，一对相配合的水平滚珠丝杆与水平滚珠丝杆副、一对相配合的竖直滚珠丝杆与竖直滚珠丝杆副水平电机、竖直电机、锯片电机、锯片架以及若干圆锯片；所述水平机架和竖直机架均呈长方形框体状，所述水平机架的长度方向、水平滚珠丝杆和所述电动车前部的宽度方向相同，所述水平机架固定安装于电动车的前部，所述水平滚珠丝杠转动安装于所述水平机架内，所述水平电机固定安装于所述水平机架一端的外侧，所述水平电机与所述水平滚珠丝杆的一端连接，所述竖直机架下端通过水平滚珠丝杆副安装于所述水平滚珠丝杆上，所述竖直滚珠丝杠转动安装于所述竖直机架内，所述竖直电机固定安装于所述竖直机架一端的外侧顶部，所述竖直电机与所述竖直滚珠丝杆的顶部连接；所述锯片架竖直设置，若干所述圆锯片转动安装于锯片架上，所述圆锯片竖直并排设置，所述锯片电机安装于所述锯片架上，用于驱动所述圆锯片，所述锯片架远离圆锯片的一侧通过连杆与竖直滚珠丝杆副固定连接，所述竖直滚珠丝杆副安装于所述竖直滚珠丝杆上，所述圆锯片的中轴线方向与所述水平滚珠丝杆的长度方向相同；
所述控制系统分别与电动车、GPS定位装置、多线激光雷达、水平电机、竖直电机以及锯片电机连接。


2.如权利要求1所述的无人绿篱修剪机，其特征在于，还包括无线通讯装置，所述无线通讯装置安装于所述电动车的顶部，所述无线通讯装置与所述控制系统连接。


3.如权利要求2所述的无人绿篱修剪机，其特征在于，还包括车载摄像头，所述多线激光雷达通过竖杆固定于所述电动车的顶部，所述车载摄像头固定于所述竖杆上，所述车载摄像头与所述控制系统连接。


4.一种如权利要求3所述的无人绿篱修剪机的控制方法，其特征在于，包括电动车自动巡航的控制方法、自动报警的控制方法以及无人修剪的控制方法。


5.如权利要求4所述的无人绿篱修剪机的控制方法，其特征在于，所述电动车...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒙艳玫，赵秦川，武豪，陆冠成，董振，韦锦，陈昊，梁源，李怡哲，沈小滨，王辉，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45