CN108811849A - 一种基于人工智能的绿化修剪设备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种基于人工智能的绿化修剪设备及其工作方法，包括修剪机构、控制机构以及移动机构，控制机构包括处理器、驱动装置、定位装置以及导航装置，定位装置用于获取修剪机构的位置信息，导航装置用于生成修剪机构的移动路线，修剪机构包括摄像装置、升降装置、夹紧装置、电动剪以及存储箱，摄像装置与处理器连接，用于拍摄修剪机构周围环境，升降装置、夹紧装置以及电动剪分别与驱动装置连接，升降装置设置为液压升降单元，用于调整摄像装置以及电动剪的竖直高度，夹紧装置包括机械臂以及机械爪，用于固定被修剪树枝以及转移修剪下来的树枝，电动剪用于修剪树枝，存储箱用于存储杂物，移动机构设置于修剪机构的下方，用于驱动修剪机构进行移动。

Description

一种基于人工智能的绿化修剪设备及其工作方法

技术领域

本发明涉及人工智能领域，特别涉及一种基于人工智能的绿化修剪设备及其工作方法。

背景技术

随着近年来人与自然关系的逐渐恶化，人们愈来愈意识到自然的主要性，因此，人们对绿化的建设越来越重视，同时，绿化还能使人赏心悦目。

目前，绿化主要建设在公共场所，例如园林、小区、街道等场所，在树林修剪过程中，掌握正确的修剪方法，通过合理的修剪，可以培养出优美的树形。通过修剪进一步调节营养物质的合理分配，抑制徒长，促进花芽分化，达到幼树提早开花结果，又能延长盛花期、盛果期，也能使老树复壮。

现有的工作人员都是手持修剪装置对苗木进行修剪，不但使用麻烦，费时费力，而且长时间手持使用沉重的修剪装置，容易导致工作人员的手臂酸疼，不利于工作人员的身体健康，严重影响修剪工作的进行，不利于人们的生产和生活。

发明内容

发明目的：为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种基于人工智能的绿化修剪设备及其工作方法，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

技术方案：一种基于人工智能的绿化修剪设备，包括修剪机构、控制机构以及移动机构，所述控制机构包括处理器、驱动装置、定位装置以及导航装置，所述处理器分别与所述驱动装置、所述定位装置以及所述导航装置连接，所述定位装置用于获取所述修剪机构的位置信息并将所述位置信息发送给所述处理器，所述导航装置用于生成所述修剪机构的移动路线并将所述移动路线发送给所述处理器，所述修剪机构包括摄像装置、升降装置、夹紧装置、电动剪以及存储箱，所述摄像装置与所述处理器连接，用于拍摄所述修剪机构周围环境并将拍摄影像发送给所述处理器，所述升降装置、所述夹紧装置以及所述电动剪分别与所述驱动装置连接，所述升降装置设置为液压升降单元，用于调整所述摄像装置以及所述电动剪的竖直高度，所述夹紧装置包括机械臂以及机械爪，用于固定被修剪树枝以及转移修剪下来的树枝，所述电动剪用于修剪树枝，所述存储箱用于存储杂物，所述移动机构设置于所述修剪机构的下方，用于驱动所述修剪机构进行移动。

作为本发明的一种优选方式，所述修剪机构还包括土壤检测装置，所述土壤检测装置与所述处理器连接，用于检测土壤质量并将所述土壤质量发送给所述处理器。

作为本发明的一种优选方式，所述存储箱包括第一内筒以及第二内筒，所述第一内筒用于存储修剪下来的树枝，所述第二内筒用于存储垃圾。

作为本发明的一种优选方式，所述电动剪包括保护装置，所述保护装置设置于所述电动剪的刀刃处，在启动所述电动剪之前，所述保护装置完全覆盖所述电动剪的刀刃。

作为本发明的一种优选方式，所述控制机构还包括存储装置，所述存储装置用于存储修剪数据以及环境数据。

作为本发明的一种优选方式，包括以下工作步骤：

a)设定目标位置，所述处理器将所述目标位置导入所述导航装置，所述导航装置生成所述修剪机构的位置信息至所述目标位置的移动路线并将所述移动路线发送给所述处理器；

b)所述处理器向所述驱动装置输出移动信号，所述驱动装置驱动所述移动机构按照所述移动路线进行移动；

c)所述摄像装置拍摄所述修剪机构周围环境并将拍摄影像发送给所述处理器；

d)所述处理器从所述拍摄影像中提取出目标树木，并分析所述目标树木的当前生长状态；

e)所述处理器获取所述修剪机构的位置信息，并根据所述位置信息获取所述目标树木所在区域当季的平均温度以及湿度；

f)所述处理器根据所述平均温度以及湿度模拟所述目标树木的最佳生长状态；

g)所述处理器对比所述当前生长状态以及所述最佳生长状态，提取出多余的目标树枝；

h)所述处理器计算所述电动剪至所述目标树枝的距离值，并向所述驱动装置输出升高信号，所述驱动装置驱动所述升降装置上升所述距离值的高度；

i)所述处理器向所述驱动输出夹紧信号，所述驱动装置驱动所述夹紧装置夹紧所述目标树枝；

j)所述处理器向所述驱动装置输出修剪信号，所述驱动装置驱动所述电动剪裁断所述目标树枝。

作为本发明的一种优选方式，步骤e还包括：

所述处理器向所述驱动装置输出检测信号，所述驱动装置驱动所述夹紧装置夹取所述目标树木根部附近的土壤并将所述土壤转移至所述土壤检测装置，所述土壤检测装置检测土壤质量并将所述土壤质量发送给所述处理器。

作为本发明的一种优选方式，步骤i之前还包括：

所述处理器根据所述摄像装置发送的拍摄影像判断所述目标树枝上是否存在动物巢穴；

若是，则放弃所述目标树枝的修剪。

作为本发明的一种优选方式，步骤j之后还包括：

所述处理器根据所述摄像装置发送的拍摄影像计算所述目标树枝的长度；

所述处理器判断所述第一内筒是否能够完全容纳所述目标树枝；

若是，所述处理器向所述驱动装置输出第一转移信号，所述驱动装置驱动所述夹紧装置将所述目标树枝转移至所述第一内筒。

作为本发明的一种优选方式，还包括：

所述处理器根据所述摄像装置发送的拍摄影像判断所述目标树木上是否存在垃圾；

若是，所述处理器计算所述夹紧装置至所述垃圾的距离值，并向所述驱动装置输出升高信号，所述驱动装置驱动所述升降装置上升所述距离值的高度；

所述处理器向所述驱动装置输出第二转移信号，所述驱动装置驱动所述夹紧装置将所述垃圾转移至所述第二内筒。

本发明实现以下有益效果：

本发明提供的一种基于人工智能的绿化修剪设备采用自动化修剪技术对目标树木进行修剪，以使其达到最佳生长状态；自动寻找需要修剪的目标树木，分析所述目标树木的当前生长状态，获取所述目标树木所处区域的当季平均温湿度以及土壤质量，并以此模拟出上述条件下所述目标树木的最佳生长状态，通过当前生长状态与最佳生长状态的对比，修剪掉多余的目标树枝；在修剪目标树枝之前，先对所述目标树枝进行完整分析，当所述目标树枝上存在动物巢穴时，则放弃对所述目标树枝修剪；对于被裁断的目标树枝进行选择性收纳，提高废枝的利用率，无法存储的树枝则转移至地面空旷处等待被后续回收。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。图1为本发明提供的一种基于人工智能的绿化修剪设备结构示意图；

图2为本发明提供的修剪设备工作示意图；

图3为本发明提供的土壤检测装置工作示意图；

图4为本发明提供的电动剪结构示意图；

图5为本发明提供的控制机构结构框图；

图6为本发明提供的一种基于人工智能的绿化修剪设备工作方法流程图；

图7为本发明提供的土壤检测装置工作方法流程图；

图8为本发明提供的动物巢穴检测方法流程图；

图9为本发明提供的树枝收纳方法流程图；

图10为本发明提供的垃圾收纳方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

如图1、2、3、4、5所示，一种基于人工智能的绿化修剪设备，包括修剪机构1、控制机构2以及移动机构3，控制机构2包括处理器4、驱动装置5、定位装置6以及导航装置7，处理器4分别与驱动装置5、定位装置6以及导航装置7连接，定位装置6用于获取修剪机构1的位置信息并将位置信息发送给处理器4，导航装置7用于生成修剪机构1的移动路线并将移动路线发送给处理器4，修剪机构1包括摄像装置8、升降装置9、夹紧装置10、电动剪11以及存储箱，摄像装置8与处理器4连接，用于拍摄修剪机构1周围环境并将拍摄影像发送给处理器4，升降装置9、夹紧装置10以及电动剪11分别与驱动装置5连接，升降装置9设置为液压升降单元，用于调整摄像装置8以及电动剪11的竖直高度，夹紧装置10包括机械臂以及机械爪，用于固定被修剪树枝以及转移修剪下来的树枝，电动剪11用于修剪树枝，存储箱用于存储杂物，移动机构3设置于修剪机构1的下方，用于驱动修剪机构1进行移动。

修剪机构1还包括土壤检测装置12，土壤检测装置12与处理器4连接，用于检测土壤质量并将土壤质量发送给处理器4。

存储箱包括第一内筒13以及第二内筒14，第一内筒13用于存储修剪下来的树枝，第二内筒14用于存储垃圾。

电动剪11还包括保护装置15，保护装置15设置于电动剪11的刀刃处，在启动电动剪11之前，保护装置15完全覆盖电动剪11的刀刃。

控制机构2还包括存储装置16，存储装置16用于存储修剪数据以及环境数据。

具体地，本发明提供的一种基于人工智能的绿化修剪设备包括修剪机构1、控制机构2以及移动机构3，控制机构2包括处理器4、驱动装置5、定位装置6、导航装置7以及存储装置16，修剪机构1包括摄像装置8、升降装置9、夹紧装置10、电动剪11、存储箱以及土壤检测装置12，夹紧装置10包括机械臂以及机械爪，存储箱包括第一内筒13以及第二内筒14，电动剪11包括保护装置15。

其中，摄像装置8包括若干监控摄像头，监控摄像头均匀设置于修剪机构1的四周，能够360度监控修剪设备周围的环境，各个监控摄像头同步将拍摄影像发送给处理器4，处理器4将接收到的各个拍摄画面整合并分析，摄像装置8除了用于获取目标树木以及目标树枝以外，处理器4还将根据接收到的拍摄影像判断修剪设备周围的障碍物，并采取相应的避障措施，以保证修剪设备以及人员的安全。夹紧装置10以及电动剪11分别设置于修剪机构1的左右两侧，修剪机构1的左右两侧还分别设置有一能够封闭的储物腔，在待机状态下，夹紧装置10以及电动剪11分别收纳于储物腔内，机械爪的内侧设置有弹性包裹层，弹性包裹层完全包裹机械爪与树枝的接触面，升降装置9设置于修剪机构1的底部，且连接修剪机构1与移动机构3，电动剪11还包括切割器，电动剪11用于截断直径较小的树枝，切割器用于切割直径较大的树枝，电动剪11还包括保护装置15，保护装置15设置为刀片保护套，保护装置15设置于电动剪11的外部，且完全覆盖电动剪11的刀刃，在启动电动剪11之前，先启动夹紧装置10将保护装置15去除，能够防止电动剪11造成误伤，土壤检测装置12设置于移动机构3的底部，存储箱分为并列的两部分：第一内筒13以及第二内筒14，第一内筒13以及第二内筒14均可独立拆卸，当移动机构3经过垃圾桶时，可卸除第一内筒13或第二内筒14内的垃圾，移动机构3包括若干车轮，且设置于修剪机构1的下方。

实施例二

如图6所示，一种基于人工智能的绿化修剪设备的工作方法，包括以下工作步骤：

a)设定目标位置，处理器4将目标位置导入导航装置7，导航装置7生成修剪机构1的位置信息至目标位置的移动路线并将移动路线发送给处理器4；

b)处理器4向驱动装置5输出移动信号，驱动装置5驱动移动机构3按照移动路线进行移动；

c)摄像装置8拍摄修剪机构1周围环境并将拍摄影像发送给处理器4；

d)处理器4从拍摄影像中提取出目标树木，并分析目标树木的当前生长状态；

e)处理器4获取修剪机构1的位置信息，并根据位置信息获取目标树木所在区域当季的平均温度以及湿度；

f)处理器4根据平均温度以及湿度模拟目标树木的最佳生长状态；

g)处理器4对比当前生长状态以及最佳生长状态，提取出多余的目标树枝；

h)处理器4计算电动剪11至目标树枝的距离值，并向驱动装置5输出升高信号，驱动装置5驱动升降装置9上升距离值的高度；

i)处理器4向驱动输出夹紧信号，驱动装置5驱动夹紧装置10夹紧目标树枝；

j)处理器4向驱动装置5输出修剪信号，驱动装置5驱动电动剪11裁断目标树枝。

如图7所示，步骤e还包括：

处理器4向驱动装置5输出检测信号，驱动装置5驱动夹紧装置10夹取目标树木根部附近的土壤并将土壤转移至土壤检测装置12，土壤检测装置12检测土壤质量并将土壤质量发送给处理器4。

如图8所示，步骤i之前还包括：

处理器4根据摄像装置8发送的拍摄影像判断目标树枝上是否存在动物巢穴；

若是，则放弃目标树枝的修剪。

具体地，本发明具备自动巡逻功能，在处理器4中设置一预设区域，处理器4将预设区域导入导航装置7，导航装置7自动生成修剪机构1在预设区域内的移动路线，移动机构3带动修剪机构1按照移动路线进行移动，在修剪机构1移动过程中，处理器4根据接收到的拍摄影像能够自动识别预设区域内的绿化，并根据绿化的生长情况采取合适的修剪方法，此外，还可定点进行绿化修剪，在处理器4中设置一目标位置，定位装置6获取修剪机构1的位置信息并将位置信息发送给处理器4，处理器4将目标位置以及位置信息导入导航装置7，导航装置7自动生成位置信息至目标位置的最佳移动路线，移动机构3带动修剪机构1按照移动路线进行移动，当移动至目标位置时，处理器4根据接收到的拍摄影像提取出目标树木或其他植物，利用互联网通过图片对比的方法获取目标树木的品种以及各个时间的生长状态，再确定目标树木的当前生长状态，处理器4再次获取修剪机构1的位置信息，此时的位置信息与目标位置相同，通过上述位置信息获取目标树木所在区域当季的平均温度以及湿度，再检测目标树木生长的土壤质量，处理器4将目标树木与当前生长状态、当季的平均温湿度以及土壤质量建立对应关系，并将上述对应关系保存至存储装置16，处理器4根据当季的平均温湿度以及土壤质量模拟同一时期内目标树木的最佳生长状态，再将当前生长状态与最佳生长状态进行对比，判断是否存在多余的树枝，若是，将多余的树枝作为目标树枝进行提取，处理器4计算电动剪11与目标树枝之间的竖直距离值，并向驱动装置5输出升高信号，驱动装置5驱动升降装置9上升，其中，在升降装置9上升的过程中，处理器4实时判断目标树枝是否处于电动剪11的工作范围内，电动剪11的工作范围小于夹紧装置10的工作范围，若是，处理器4控制升降装置9停止上升，处理器4根据最新接收到的拍摄影像判断目标树枝上是否存在动物巢穴，若是，则挑选下一个目标树木进行分析，若否，处理器4向驱动输出夹紧信号，驱动装置5驱动夹紧装置10夹紧目标树枝，处理器4向驱动装置5输出修剪信号，驱动装置5驱动电动剪11裁断目标树枝。

实施例三

如图9所示，步骤j之后还包括：

处理器4根据摄像装置8发送的拍摄影像计算目标树枝的长度；

处理器4判断第一内筒13是否能够完全容纳目标树枝；

若是，处理器4向驱动装置5输出第一转移信号，驱动装置5驱动夹紧装置10将目标树枝转移至第一内筒13。

如图10所示，还包括：

处理器4根据摄像装置8发送的拍摄影像判断目标树木上是否存在垃圾；

若是，处理器4计算夹紧装置10至垃圾的距离值，并向驱动装置5输出升高信号，驱动装置5驱动升降装置9上升距离值的高度；

处理器4向驱动装置5输出第二转移信号，驱动装置5驱动夹紧装置10将垃圾转移至第二内筒14。

具体地，被裁断的目标树枝具有加工成肥料或家具用品等作用，本发明将裁断的目标树枝进行选择性收纳，当电动剪11将目标树枝裁断后，处理器4控制夹紧装置10将目标树枝移动至摄像装置8的正前方，处理器4根据接收到的拍摄影像计算目标树枝的长度，再判断第一内筒13是否能够完全容纳目标树枝，若是，处理器4向驱动装置5输出第一转移信号，驱动装置5驱动夹紧装置10将目标树枝转移至第一内筒13，若否，处理器4向驱动装置5输出第三转移信号，驱动装置5驱动夹紧装置10将目标树枝转移至地面空旷处。

在修剪机构1移动的过程中，处理器4实时判断接收到的拍摄影像中是否存在绿化，若是，在进一步判断绿化中是否存在垃圾，若是，驱动移动机构3向垃圾所在处移动，当垃圾进入夹紧装置10的工作范围内，处理器4向驱动装置5输出第二转移信号，驱动装置5驱动夹紧装置10将垃圾转移至第二内筒14，此外，当处理器4确定目标树木后，先判断目标树木上是否存在垃圾，若是，先去除目标树木上的垃圾，再分析目标树木的当前生长状态。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于人工智能的绿化修剪设备，包括修剪机构、控制机构以及移动机构，其特征在于，所述控制机构包括处理器、驱动装置、定位装置以及导航装置，所述处理器分别与所述驱动装置、所述定位装置以及所述导航装置连接，所述定位装置用于获取所述修剪机构的位置信息并将所述位置信息发送给所述处理器，所述导航装置用于生成所述修剪机构的移动路线并将所述移动路线发送给所述处理器，所述修剪机构包括摄像装置、升降装置、夹紧装置、电动剪以及存储箱，所述摄像装置与所述处理器连接，用于拍摄所述修剪机构周围环境并将拍摄影像发送给所述处理器，所述升降装置、所述夹紧装置以及所述电动剪分别与所述驱动装置连接，所述升降装置设置为液压升降单元，用于调整所述摄像装置以及所述电动剪的竖直高度，所述夹紧装置包括机械臂以及机械爪，用于固定被修剪树枝以及转移修剪下来的树枝，所述电动剪用于修剪树枝，所述存储箱用于存储杂物，所述移动机构设置于所述修剪机构的下方，用于驱动所述修剪机构进行移动。

2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的绿化修剪设备，其特征在于：所述修剪机构还包括土壤检测装置，所述土壤检测装置与所述处理器连接，用于检测土壤质量并将所述土壤质量发送给所述处理器。

3.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的绿化修剪设备，其特征在于：所述存储箱包括第一内筒以及第二内筒，所述第一内筒用于存储修剪下来的树枝，所述第二内筒用于存储垃圾。

4.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的绿化修剪设备，其特征在于：所述电动剪包括保护装置，所述保护装置设置于所述电动剪的刀刃处，在启动所述电动剪之前，所述保护装置完全覆盖所述电动剪的刀刃。

5.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的绿化修剪设备，其特征在于：所述控制机构还包括存储装置，所述存储装置用于存储修剪数据以及环境数据。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于人工智能的绿化修剪设备的工作方法，其特征在于：包括以下工作步骤：

a)设定目标位置，所述处理器将所述目标位置导入所述导航装置，所述导航装置生成所述修剪机构的位置信息至所述目标位置的移动路线并将所述移动路线发送给所述处理器；

b)所述处理器向所述驱动装置输出移动信号，所述驱动装置驱动所述移动机构按照所述移动路线进行移动；

c)所述摄像装置拍摄所述修剪机构周围环境并将拍摄影像发送给所述处理器；

d)所述处理器从所述拍摄影像中提取出目标树木，并分析所述目标树木的当前生长状态；

e)所述处理器获取所述修剪机构的位置信息，并根据所述位置信息获取所述目标树木所在区域当季的平均温度以及湿度；

f)所述处理器根据所述平均温度以及湿度模拟所述目标树木的最佳生长状态；

g)所述处理器对比所述当前生长状态以及所述最佳生长状态，提取出多余的目标树枝；

h)所述处理器计算所述电动剪至所述目标树枝的距离值，并向所述驱动装置输出升高信号，所述驱动装置驱动所述升降装置上升所述距离值的高度；

i)所述处理器向所述驱动输出夹紧信号，所述驱动装置驱动所述夹紧装置夹紧所述目标树枝；

j)所述处理器向所述驱动装置输出修剪信号，所述驱动装置驱动所述电动剪裁断所述目标树枝。

7.根据权利要求6所述的一种基于人工智能的绿化修剪设备的工作方法，其特征在于：步骤e还包括：

所述处理器向所述驱动装置输出检测信号，所述驱动装置驱动所述夹紧装置夹取所述目标树木根部附近的土壤并将所述土壤转移至所述土壤检测装置，所述土壤检测装置检测土壤质量并将所述土壤质量发送给所述处理器。

8.根据权利要求6所述的一种基于人工智能的绿化修剪设备的工作方法，其特征在于：步骤i之前还包括：

所述处理器根据所述摄像装置发送的拍摄影像判断所述目标树枝上是否存在动物巢穴；

若是，则放弃所述目标树枝的修剪。

9.根据权利要求6所述的一种基于人工智能的绿化修剪设备的工作方法，其特征在于：步骤j之后还包括：

所述处理器根据所述摄像装置发送的拍摄影像计算所述目标树枝的长度；

所述处理器判断所述第一内筒是否能够完全容纳所述目标树枝；

若是，所述处理器向所述驱动装置输出第一转移信号，所述驱动装置驱动所述夹紧装置将所述目标树枝转移至所述第一内筒。

10.根据权利要求6所述的一种基于人工智能的绿化修剪设备的工作方法，其特征在于：还包括：

所述处理器根据所述摄像装置发送的拍摄影像判断所述目标树木上是否存在垃圾；

若是，所述处理器计算所述夹紧装置至所述垃圾的距离值，并向所述驱动装置输出升高信号，所述驱动装置驱动所述升降装置上升所述距离值的高度；

所述处理器向所述驱动装置输出第二转移信号，所述驱动装置驱动所述夹紧装置将所述垃圾转移至所述第二内筒。