一种果树枝干病斑刮除装置及其巡检机器人

本发明属于农业机械，特别是涉及一种果树枝干病斑刮除装置及其巡检机器人。

背景技术：

1、近年来，国内外在果园病害智能化巡检技术研究方向已取得一定成果，果园巡检机器人作为提高农业生产效率和管理水平的重要工具，随着工业巡检机器人自主导航、视觉识别及多模态数据采集方面的技术不断成熟，能够实现果园间巡检、生长数据采集、病虫害识别等，能够适应复杂环境下巡检监测工作，使果农可以及时发现并处理果树的相关问题，调整果园管理方案，提高果园生产效率和果实品质，但现有巡检类设备大多数只具备病害识别、监测预警功能，不搭载病斑现场处置机构，识别出枝干病灶后仍需人工后续处理，无法实现病害一体化防控。

2、梨树枝干病害是制约梨树规模化果园优质稳产的关键病害类型，常见病害包含轮纹病、干腐病、腐烂病、胴枯病四类，各类病害均存在病菌潜伏侵染特性，多数种植户仅在病害大规模爆发后才开展治理工作，增加了病害防治难度与果园减产风险。

3、目前梨园针对枝干病斑的清除工作完全依赖人工操作，存在一些缺陷：人工刮除病斑、收集带病树皮工序繁杂，人力投入大、整体作业效率偏低。

4、因此，为解决以上问题，需要一种果树枝干病斑刮除装置，能够对刮刀位置进行调整，使刮刀能够对不同位置的病斑进行刮除，减少病害传播、降低减产风险。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种果树枝干病斑刮除装置及其巡检机器人，用于解决现有技术中无法及时对果树枝干病害刮除，人工刮除劳动量大、效率低的技术问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供了一种果树枝干病斑刮除装置，设置在巡检机器人上，包括：

3、升降旋转组件，所述升降旋转组件包括电动旋转台和升降台，所述电动旋转台设置在所述巡检机器人上，所述升降台设置在所述电动旋转台上；

4、调节组件，所述调节组件设置在所述升降台上，所述调节组件包括固定架、转动座、调节臂和驱动机构，所述固定架固定安装在所述升降台的执行端上，所述固定架竖直设置，具有支撑柱和对称间隔设置在所述支撑柱两侧的安装架，所述支撑柱上端靠近所述安装架的两侧对称设置有安装柱，所述安装柱轴线水平设置，所述转动座对称设置，通过滚动轴承转动分别安装在不同的所述安装柱上，所述调节臂通过直线滑轨模组滑动设置在所述转动座外，所述驱动机构设置在所述安装架上，所述驱动机构驱动所述转动座转动、驱动所述调节臂在所述转动座上移动；

5、刮除组件，所述刮除组件设置在所述调节臂一端。

6、这样，通过利用调节组件调整刮除组件的位置，使刮除组件能够对不同位置的病斑进行刮除。

7、可选的，所述驱动机构包括驱动转动部和驱动移动部，所述驱动转动部和所述驱动移动部分别设置在两侧不同的所述安装架上，所述驱动转动部用于驱动所述转动座在所述支撑柱上绕所述安装柱转动，所述驱动移动部用于驱动所述调节臂在所述转动座上移动；

8、所述驱动转动部包括第一电机、第一固定轴和固定套筒，所述第一电机固定安装在所述安装架外侧，所述固定套筒的一端与所述转动座固定连接，另一端通过滚动轴承与所述安装架转动连接，所述固定套筒的轴线与所述安装柱共线，所述第一固定轴通过滚动轴承同轴设置在所述固定套筒内，一端与所述安装柱固定连接，另一端与所述安装架固定连接；

9、所述第一电机的输出端通过啮合的齿轮与所述固定套筒连接，通过第一电机驱动所述固定套筒转动从而使转动座转动。

10、可选的，所述驱动移动部包括第二电机、第二固定轴、旋转套筒和齿条，所述第二电机固定安装在所述安装架的外侧，所述旋转套筒通过滚动轴承转动安装在所述安装架上，且与所述安装柱同轴设置，所述第二固定轴通过滚动轴承同轴设置在所述旋转套筒内，一端与所述安装柱固定连接，另一端转动设置在所述旋转套筒内，所述齿条固定安装在所述调节臂上，沿所述调节臂长度方向设置；

11、所述第二电机的输出端通过啮合的齿轮与所述旋转套筒连接，通过所述第二电机驱动所述旋转套筒转动；

12、所述旋转套筒靠近所述调节臂的一端具有与所述齿条啮合的驱动齿轮。第二电机能够驱动旋转套筒转动，从而使旋转套筒上的齿轮驱动齿条移动，从而使调节臂前后移动。

13、可选的，所述转动机构包括第三电机和安装盘，所述第三电机固定安装在所述调节臂内，所述安装盘固定安装在所述第三电机的输出轴上，所述第三电机的输出轴轴线沿所述调节臂长度方向设置。

14、可选的，所述刮除组件包括安装杆和刮除机构，所述安装杆的一端通过连接盘安装在所述安装盘上，所述安装杆的另一端朝向一侧弯折形成安装端，所述安装端中空设置，所述刮除机构安装在所述安装杆的所述安装端上。通过第三电机能够对安装杆的角度进行调节，使安装杆前端的刮除机构能够适应不同位置的病斑；

15、所述刮除机构包括刮刀、刮刀座和刮刀驱动机构，所述刮刀驱动机构设置在所述安装杆上，所述刮刀座安装在所述刮刀驱动机构上，所述刮刀通过螺栓锁紧在所述刮刀座上；

16、所述刮刀驱动机构包括第四电机、电动推杆、花键轴和花键轴套筒，所述安装端中空设置，所述电动推杆固定安装在所述安装端内，所述花键轴套筒通过滚动轴承安装在所述安装端内，所述花键轴通过花键配合在所述花键轴套筒，所述花键轴的一端位于所述安装端内，且端部具有同轴的连接部，通过所述连接部与所述电动推杆的动作端顶端转动连接，另一端穿过所述花键轴套筒设于所述安装杆外，与所述刮刀座固定连接，所述第四电机固定安装在所述安装杆外，所述第四电机的输出端和所述花键轴套筒之间具有啮合的齿轮，通过所述第四电机驱动所述花键轴套筒转动。利用第四电机能够调整刮刀的角度，使刮刀能够在合适的角度贴近枝干，然后通过电动推杆的往复带动刮刀往复移动，从而对病斑进行刮除，利用花键轴，能够在改变刮刀角度的过程中同时往复移动刮除，提升了刮除的效率。

17、可选的，所述刮刀座包括固定座和缓冲臂，所述固定座与所述花键轴位于所述安装杆外侧的一端固定连接，所述固定座具有缓冲槽，所述缓冲臂的一端插接滑动配合设置有缓冲杆，所述缓冲杆固定安装在所述缓冲槽内，所述缓冲杆上套接有弹簧，所述弹簧的两端分别与所述缓冲臂和所述缓冲槽抵接。利用缓冲臂和弹簧，能够让刮刀在刮除作业时避开枝干表面的凸起结构，适配枝干自然生长形成的不规则外轮廓，避免刮刀硬顶枝干造成枝干损伤，同时也能保证刮刀始终贴合病斑区域，提升刮除的贴合度与完整性。

18、所述缓冲臂远离所述固定座的一端具有连续的弯折，端部设置有两个平行设置的安装槽，所述缓冲臂上还具有两个贯穿所述缓冲臂的螺纹孔，所述螺纹孔的轴线穿过两个所述安装槽；

19、所述刮刀呈u形设置，所述刮刀的两端具有平行的插接板，所述插接板上具有同轴设置的安装孔，所述插接板与所述安装槽插接配合，所述插接板所述刮刀与所述安装槽插接配合后，所述安装孔和所述螺纹孔同轴，通过螺栓将所述刮刀锁紧在安装槽内。通过u形设置的刮刀，前端具有弧度，能够更好地对病斑进行刮除，可以对刮下的病残体起到兜挡收集的作用，避免病斑掉落至果园土壤中造成病害残留传播，利用螺栓锁紧的方式，便于对刮刀快速进行拆装，便于更换。

20、可选的，还包括喷药组件，所述喷药组件包括供药箱、喷头和连通管路，所述供药箱固定安装在调节臂上，所述喷头设置在所述缓冲臂上，所述供液箱和所述喷头通过所述连通管路连通；

21、所述连通管路包括流通管路、密封旋转接头和连通软管，所述流通管路包括设置在所述连接部、所述花键轴和所述固定座内部依次连通的连通管路，所述连接部设置有径向贯通的若干进液口，所述固定座外具有与所述流通管路连通的出液管；

22、所述密封旋转接头安装在所述连接座上，并密封罩设在所述连接部外；

23、所述泵体和所述密封旋转接头之间、所述出液管与所述喷头之间均通过所述连通软管连通。

24、可选的，所述密封旋转接头内部间隔设置有o圈密封结构，通过与所述o圈密封结构与所述连接部的外壁密封连接，所述o圈密封结构和所述连接臂之间形成密封腔，所述进液口位于所述o圈密封结构之间，通过所述进液口，使所述流通管路与密封腔连通；

25、所述安装端的一侧具有避位槽，所述密封旋转接头的一侧具有支管，所述支管与所述密封密封腔连通，所述支管穿过所述避位槽，通过所述连通软管与所述供液箱连通。利用o圈密封结构，能够使连接部在转动时，能够使密封腔保持密封状态，防止药液泄露。

26、可选的，还包括收集组件，所述收集组件包括负压风机、收集箱和收集管，所述收集箱固定安装在所述调节臂靠近所述第三电机的一端，所述负压风机固定安装在所述收集箱外，所述收集箱内部具有收集腔，负压风机的吸气口与所述收集腔连通，所述收集管固定安装在所述固定座上，所述收集管的吸料口朝向所述刮刀设置，所述收集腔和所述收集管通过可伸缩软管连通。利用朝向刮刀设置的收集管，能够在刮刀将病斑刮除后及时收集，避免病斑掉落至果园土壤中造成病害残留传播。

27、一种巡检机器人，所述巡检机器人上设置有所述果树枝干病斑刮除装置。

28、本发明的有益效果在于：

29、1.通过升降旋转组件与调节组件的协同配合，实现了刮除组件在空间中的多自由度位置调节。电动旋转台带动升降台实现水平方向的旋转调节，升降台实现竖直方向的升降调节；同时，调节组件中的转动座可在驱动转动部的带动下绕安装柱转动，调节臂可在驱动移动部的带动下沿转动座前后直线移动。通过上述多维度调节，刮除组件能够灵活适应果树枝干上不同高度、不同方位、不同距离的病斑位置，显著提升了装置的适用范围与作业灵活性。

30、2.第三电机通过安装盘驱动安装杆整体转动，实现对刮除机构大范围的姿态调整。第四电机通过啮合齿轮驱动花键轴套筒转动，进而带动刮刀座及刮刀进行精细的角度微调。两级角度调节相配合，使刮刀能够根据枝干病斑的具体位置和朝向进行自适应调整，确保刮刀工作面与病斑区域充分贴合，为高效、彻底的刮除作业提供了姿态保障。

31、3.利用花键轴与花键轴套筒的传动结构，巧妙实现了刮刀旋转角度调整与往复直线刮除运动的复合。第四电机驱动花键轴套筒转动时，通过花键配合带动花键轴及刮刀座同步转动，实现刮刀角度的调整；与此同时，电动推杆的动作端通过连接部与花键轴端部转动连接，可带动花键轴及刮刀沿轴向进行往复直线运动。上述两种运动互不干涉、可同时执行，使得刮刀在调整至合适角度的同时即可进行往复刮除，大幅提升了病斑刮除的作业效率。

32、4.通过u形刮刀结构与负压收集组件的配合，实现了病斑的有效收集与病害传播的源头阻断。u形刮刀的前端弧形结构在刮除过程中对刮下的病残体起到兜挡作用，防止其直接掉落；同时，负压风机通过收集管在刮刀附近形成负压吸附，将刮除下来的病斑及时吸入收集箱中储存。双重收集机制确保了病残体不会散落至果园土壤中，消除了因病害残留导致的二次传播风险，提升了果园病害管理的环保性与彻底性。

33、5.在病斑刮除后利用喷药组件喷洒药剂，能够在病斑刮除后立即对创面进行药剂处理，形成"刮除-喷药"一体化作业流程。供药箱通过连通软管、密封旋转接头以及内置于连接部、花键轴和固定座中的流通管路与喷头连通，药液可直接输送至刮刀附近的喷头处，在病斑被刮除的后及时对裸露创面实施精准喷药。该设计不仅缩短了刮除与施药之间的时间间隔，提升了防治效果，而且将流通管路内置于传动部件之中，使整体结构更加紧凑，避免了外露管路在作业过程中的缠绕和损坏问题。

34、综上，在使用本发明时，刮刀能够在合适的角度靠近果树枝干病斑的位置，并对病斑进行刮除，刮除后能够及时对病斑进行收集，有效防止病斑落入果园土壤中造成的病害残留传播，还能及时喷洒药剂，对枝干的伤口处进行杀菌和消毒，进一步对病害进行防治，大大减少了果树减产的风险，工作效率高，减少了工人劳动量。