基于无人机的深纹核桃果实采收方法技术

本申请公开了一种基于无人机的深纹核桃果实采收方法，包括以下步骤：1)深纹核桃通过修剪培养多主枝开心型树体；2)树体上所结的果实有5～15％青皮(即外种皮)开裂口时，用无人机将0.3～0.5％浓度的乙烯利溶液喷洒在果实表面和叶片上，当树体上80％以上的树叶发黄且复叶片易脱落时，用总重量为30～80kg的大中型多旋翼无人机飞行至树冠上方，并在树冠上方0.5～2m处以0～2m/s速度低速飞行或悬停，无人机在树冠上按预设航迹运动直至完成对整个采摘区域树冠的飞行任务；3)完成采收。该方法主要利用了多旋翼无人机起飞后，在机体下方产生的向下吹扫的下洗气流，实现对树体从树冠至底部的全面吹扫，从而实现对核桃果实的自动采收。收。收。

【技术实现步骤摘要】
基于无人机的深纹核桃果实采收方法


[0001]本申请涉及核桃采收
，特别是一种基于无人机的深纹核桃果实采收方法。

技术介绍

[0002]深纹核桃(Juglans sigillata D)和北方核(Juglans regia L)是中国广泛栽培的核桃品种。深纹核桃，又被称为云南核桃、南方核桃，有三个最具代表性的栽培良种，即
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漾濞泡核桃
’
、
‘
三台核桃
’
、
‘
细香核桃
’
。深纹核桃的树体特等是树体高大，一般在10至30米桃，采收困难。全省境内的核桃种植面积高达4380万亩，深纹核桃占98％以上，其中
‘
漾濞泡核桃
’
品种占70％以上。
[0003]云南深纹核桃的生长特点为：3月上中旬开花结果，5～6月为果实的速生期，果实生长对树体光合营养积累产物消耗的关键期在6月上旬至8月中旬，9月中旬果实成熟，10月中下旬开始落叶。7月中旬至8月下旬果实成熟前这30至50天的叶片光合积累对次年结果影响大，如果此期积累充分的情况下，果实成熟期落叶对次年结果影响不大。
[0004]传统的深纹核桃果实采收方法为：到每年核桃成熟季节，由采收工人攀爬到树体中部，攀附站立在较粗壮支持枝杈处，用长竹竿敲落树体上的果实。该采收方法存在以下问题：
[0005]1、人工采收成本高且容易发生跌落等危险情况；每敲落1kg核桃坚果的成本约为1.5～2元；由于树体高大，操作人员需爬到离地10～20m高的树杈上站稳后进行敲打，由于站立位置离地太高且竹竿较长操作难度大，在没有有效防护手段和工具的情况下，在核桃主产区大理州，每年核桃采收季中都会发生几十人次的死伤事故，严重危险操作人员人身安全；
[0006]2、由于成熟果实着生在树体果枝顶部，人工打落时主要敲打果枝或果体，无法对部分晚熟果实施加不同的力，导致采收果实中存在部分未成熟果实。这部分掉落的果实无法在树上继续发育，只能采用化学催熟剂进行人工催熟去除青皮，影响这部分果实口感和质量；
[0007]3、工作量大采收效率低，采用上述方法完成对一棵高15至20米，树冠投影面积占地300m2核桃树上的所结果实采收需要8～12人工时。
[0008]4、人工采收中工人对竹竿操作难度大，难免对挂果树枝造成不可逆的损伤，影响树体次年结果量；
[0009]基于以上生长特性，现有通过无人机进行核桃树采收的工具存在以下问题：
[0010]1、现有技术中采用无人机对核桃树进行采收时，主要通过对无人机机体进行改进，在机体底面挂设各类操作工具，此类操作工具结构复杂，且单次只能对单个果体进行采收操作，不但采收操作效率低，无人机飞行过程中受外力干扰后，其自身飞行可靠性也无法得到保障，易导致无人机坠毁或撞击树体，影响无人机的正常使用。同时无人机难以深入树杈之间进行操作，一旦深入其中还会树形性造成损失，影响次年树体的产果量。
[0011]2、现有技术中还提出：通过在无人机上设置能对树体施加剪切力的工具，剪切结果树枝后，实现采收。且不论该工具通过无人机负载后在核桃树上使用的实际可行性，此类工具会对树体的树形、叶片健康度、完整性造成严重损失，影响次年树体的产果量。
[0012]传统核桃采收方法成本高、安全风险高、效率低、对树体造成损伤，现有通过无人机采收核桃操作难度大、效率低、易损伤树体及树叶完整性影响次年树体结果量，已经成为当前云南深纹核桃生产中的重大技术难题。

技术实现思路

[0013]本申请提供了一种基于无人机的深纹核桃果实采收方法，用于解决现有技术中存在的传统核桃采收方法成本高、安全风险高、效率低、对树体造成损伤；现有通过无人机采收核桃操作难度大、效率低、易损伤树体及树叶完整性影响次年树体结果量的技术问题。
[0014]本申请提供的基于无人机的深纹核桃果实采收方法，包括以下步骤：
[0015]1)修剪培养获得多主枝开心型的深纹核桃树体，该树体上结的果实存在青皮开裂口的核桃果实；
[0016]2)当树体上80％以上的树叶发黄且复叶片易脱落时，用总重量为30～80kg的大中型多旋翼无人机飞行至树冠上方，并在树冠上方0.5～2m处以0～2m/s速度低速飞行和/或悬停，无人机在树冠上按预设航迹运动直至完成对整个采摘区域树冠的飞行任务；
[0017]3)在树冠上飞行的多旋翼无人机产生下洗气流，在下洗气流的作用下，核桃树体发生振动，将核桃的成熟果实吹扫和/或抖落地面，操作人员在地面收集果实。
[0018]优选地，所述步骤1)中所述该树体上存在青皮开口的核桃果实是指：整树上5～15％所结果实为青皮开口的核桃果实。
[0019]优选地，所述步骤1)还包括：用无人机向树冠叶片喷施质量浓度为0.3～0.5％的乙烯利的操作。
[0020]优选地，所述成熟果实的青皮果实在水平面上的投影面积为5～7cm2。
[0021]优选地，所述无人机包括：地面控制站；无人机与地面控制站无线电数传连接。
[0022]优选地，所述步骤2)中还包括：通过所述地面控制站对多旋翼无人机在采摘区域进行水平航迹规划。
[0023]优选地，所述无人机包括：机体和避障雷达，避障雷达设置于机体前向和机体下方。
[0024]优选地，所述避障雷达为激光雷达或超声波雷达。
[0025]优选地，所述无人机包括：差分卫星定位导航仪和无人机飞行计算模块，差分卫星定位导航仪和无人机飞行计算模块容纳设置于机体内，差分卫星定位导航仪和无人机飞行计算模块电连接。
[0026]优选地，所述步骤2)中采用无人机相对树冠高度自动控制方法控制无人机相对树冠顶面间隔维持在0.5～2m；
[0027]所述无人机相对树冠高度自动控制方法包括以下步骤：
[0028]步骤S21：由操作人员通过地面操作站设定多旋翼无人机相对树冠的预设相对飞高，并通过多旋翼无人机上设置的下视雷达获取该无人机与树冠顶面的实时相对高差；
[0029]步骤S22：通过PID控制算法实时得到实时相对高差与预设相对飞高的绝对差值
后，由PID控制算法向多旋翼无人机的动力系统发出控制指令，改变螺旋桨拉力，实时调整无人机飞高；
[0030]步骤S23：重复步骤S21～22，使得多旋翼无人机维持在预设相对飞高高度飞行。
[0031]本申请能产生的有益效果包括：
[0032]1)本申请所提供的基于无人机的深纹核桃果实采收方法，采用上述方法对处于成熟期的果实进行采收，主要利用了多旋翼无人机起飞后，在机体下方产生的向下吹扫的下洗气流，实现对树体从树冠至底部的全面吹扫，在下洗气流向下吹扫的过程中，多主枝开心型树体的树冠区域树枝受到下洗气流作用诱导产生湍流，使树枝发生一定频率的振动，核桃果实在该振动作用和/或直接气流吹动下抖动脱落，从而实现对核桃果实的自动采收。
[0033]2)本申请所提供的基于无人机的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的深纹核桃果实采收方法，其特征在于，包括以下步骤：1)修剪培养获得多主枝开心型的深纹核桃树体，该树体上结的果实存在青皮开裂口的核桃果实；2)当树体上80％以上的树叶发黄且复叶片易脱落时，用总重量为30～80kg的大中型多旋翼无人机飞行至树冠上方，并在树冠上方0.5～2m处以0～2m/s速度低速飞行和/或悬停，无人机在树冠上按预设航迹运动直至完成对整个采摘区域树冠的飞行任务；3)在树冠上飞行的多旋翼无人机产生下洗气流，在下洗气流的作用下，核桃树体发生振动，将核桃的成熟果实吹扫和/或抖落地面，操作人员在地面收集果实。2.根据权利要求1所述的基于无人机的深纹核桃果实采收方法，其特征在于，所述步骤1)中所述该树体上存在青皮开口的核桃果实是指：整树上5～15％所结果实为青皮开口的核桃果实。3.根据权利要求1所述的基于无人机的深纹核桃果实采收方法，其特征在于，所述步骤1)还包括：用无人机向树冠叶片喷施质量浓度为0.3～0.5％的乙烯利的操作。4.根据权利要求1所述的基于无人机的深纹核桃果实采收方法，其特征在于，所述成熟果实的青皮果实在水平面上的投影面积为5～7cm2。5.根据权利要求1所述的基于无人机的深纹核桃果实采收方法，其特征在于，所述无人机包括：地面控制站；无人机与地面控制站无线电数传连接。6.根据权利要求5所述的基于无人机的深纹核桃果实采收方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：习学良，陈勤，范志远，缪福俊，郭关柱，
申请(专利权)人：云南省林业和草原科学院，
类型：发明
国别省市：