一种基于无人机激光的高陡边坡除草装置与系统的制作方法

本发明涉及边坡除草领域，具体涉及一种基于无人机激光的高陡边坡除草装置与系统。

背景技术：

1、公路、铁路、水利边坡及矿山修复工程中普遍存在大量高陡土质、土石混合边坡，坡面杂草、灌木若长期放任生长，其根系会持续破坏边坡喷播防护层、格构结构与三维网固土体系，雨水沿杂草根系缝隙下渗易诱发浅层溜塌、水土流失，严重威胁边坡整体稳定性，因此需定期对高陡边坡开展除草运维作业。

2、现阶段边坡除草主要采用人工悬吊割灌、无人机喷施除草剂、履带式除草机地面作业三种方式。其中人工悬吊作业安全风险极高、作业效率低下；无人机化学除草易污染周边水体与原生固土植被，环保限制较多；遥控履带式除草机凭借机械化作业、无药剂污染、作业连续稳定的优势，成为中大面积高陡边坡除草的主流设备，被广泛应用于路基、库区格构边坡养护施工。

3、现有常规履带式除草设备依靠橡胶履带与坡面的摩擦力实现行走作业，仅依靠固定配重、加宽履带提升坡面附着力。但高陡边坡坡度普遍达到 30°～45°，坡面凹凸不平、分布碎石、格构凸起与杂草丛，设备沿等高线横向移动、途经坡面坑坎时，单侧履带易出现悬空、滑移现象；同时整机重心固定不可自适应调节，坡面侧向倾斜产生的倾覆力矩无法被抵消，极易出现整机侧倾、侧翻事故。一旦设备发生侧翻，不仅会损毁除草刀盘、液压行走机构，滚落的机身还会撞击坡面防护结构、破坏边坡覆土，甚至存在坠坡损毁道路设施、危及坡下作业人员安全的重大隐患。

4、现有技术中虽有通过坡顶设置牵引绞盘、增设液压调平油缸改善设备稳定性的方案，但绞盘牵引依赖坡顶预设锚固基座，施工场地受限，钢丝绳易缠绕坡面杂草引发设备卡死；液压调平结构油缸、管路数量多，碎石极易卡滞运动部件，整机自重增加后重心抬高，反而进一步加剧陡坡侧翻风险。负压吸附式增附结构则受坡面杂草、浮土影响无法维持密封负压，吸附失效，无法从根本上解决高陡坡面除草设备侧翻的技术难题。

5、综上，现有履带式边坡除草装置难以适配高陡边坡复杂地形工况，存在作业过程中易发生侧翻的缺陷。

6、为此，我们提出一种基于无人机激光的高陡边坡除草装置与系统。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种基于无人机激光的高陡边坡除草装置与系统。

2、为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种基于无人机激光的高陡边坡除草装置，包括：底盘，为双层结构；行走组件，设于底盘两侧、通过履带结构实现整体装置的行走；侧倾组件，设于底盘的双层结构之间、对底盘的上层结构实现装置左右方向的侧倾调节并限位；设备箱体，通过滑移组件沿装置左右方向滑动设于底盘的上层结构上，滑移组件与侧倾组件固定连接、通过侧倾组件同步带动滑移组件驱动设备箱体往侧倾方向滑动；切割组件，设于底盘的下层结构上、对底盘底部的杂草实现切割除草；控制器，设于设备箱体内、与行走组件、侧倾组件、滑移组件均电性连接，控制器通过无线通信和无人机电性连接。

4、通过设置履带结构的行走装置，可以使得装置与边坡杂草地的抓地力更强，而再通过侧倾组件和滑移组件，侧倾组件可以带动装有设备、具有较大重量的设备箱体连同底盘的上层结构向坡顶侧翻转，同时侧倾组件会带动滑移组件进行运动，滑移组件将带动设备箱体同步往坡顶方向滑动，从而使得装置整体重心往坡顶侧偏移，能够有效降低装置在边坡上向坡底方向发生侧翻的风险，有效的提升了稳定性，通过控制器与无人机电性连接，通过无人机的激光对地形和杂草进行扫描，可以进行更加彻底的边坡除草工作。

5、进一步限定，底盘包括底板和顶板，底板和顶板的前、后端面中心通过连板连接，连板的底端与底板固定连接、顶端与顶板的端面中心转动连接；这样将地板和顶板通过连板进行连接，使得顶板仅能绕连板与顶板的连接点转动。

6、进一步限定，侧倾组件包括安装块、侧倾丝杆、导向杆、侧倾滑座、侧倾电机、第一铰接座、第二铰接座和侧倾连杆；

7、安装块在底板上设有两对，两对安装块平行间隔设置，侧倾丝杆转动连接在其中一对安装块之间，导向杆固定连接在另一对安装块之间，侧倾电机固定连接在侧倾丝杆所在的一块安装块上，侧倾丝杆的一端穿出侧倾电机所在的安装块、与侧倾电机的输出轴固定连接，侧倾滑座与侧倾丝杆螺纹连接、与导向杆滑动连接，第一铰接座在侧倾滑座的顶面设有两个，两个第一铰接座关于侧倾滑座的中轴线对称设置，第二铰接座也设有两个、与第一铰接座对应对称设于顶板的底面，侧倾连杆的两端分别转动连接在同侧的第一铰接座和第二铰接座上，当侧倾滑座的中轴线与连板的中轴线水平投影重合时、顶板为水平状态。

8、通过侧倾电机带动侧倾丝杆转动，侧倾滑座在侧倾丝杆和导向杆上进行滑动，从而带动第一铰接座的位置发生平移，通过侧倾连杆则会实现顶板的翻转，侧倾电机正反转实现顶板不同方向的翻转、以适应不同的行走方向，结构简单，价格低廉。

9、进一步限定，滑移组件包括滑道、滑块、第一齿条、从动齿轮和第二齿条；第二齿条与侧倾丝杆平行、设于侧倾丝杆和导向杆中部的侧倾滑座上，滑道设有两条、平行间隔设于顶板上，其中一条滑道位于第二齿条正上方，滑块滑动卡设于滑道内、且顶部与设备箱体的底面固定连接，第二齿条正上方的顶板上开设有上下贯通、用于第一齿条滑动的滑动槽，第一齿条固定在滑动槽位置对应的滑块底面，从动齿轮通过安装耳片转动连接在顶板的底面，从动齿轮的顶部与第一齿条啮合、底部与第二齿条啮合，顶板位于水平状态时，第一齿条和第二齿条的中点水平投影均位于侧倾滑座的中轴线上。

10、在侧倾电机带动侧倾滑座滑移时，侧倾滑座会同步带动第二齿条水平移动，第二齿条会带动从动齿轮进行转动，从动齿轮则会带动第一齿条进行与第二齿条方向相反的平移，从而实现带动滑块以及设备箱体同步往顶板翻转的方向移动，实现设备重心的转移，提升装置在边坡上移动的稳定性。

11、进一步限定，切割组件包括切割电机、切割主动齿轮、切割换向齿轮和切割刀片；

12、切割电机水平设于底板上、且方向与导向杆垂直设置，切割主动齿轮固定连接在切割电机的输出轴上，底板上开设有供切割主动齿轮穿过的通槽，切割换向齿轮通过转轴水平转动连接在底板的底面，切割刀片水平固定连接在转轴的底端，切割换向齿轮为端面齿轮、且与切割主动齿轮啮合。

13、这样设置切割电机能够避免电机竖装影响到顶板的翻转，通过端面齿轮结构的切割换向齿轮能够将切割电机的竖向转动转化为切割刀片的水平转动，从而实现对杂草的切割除草。

14、进一步限定，行走组件包括行走架、主动带轮、从动带轮、张紧轮、履带和行走电机；

15、行走架固定连接在底板的两侧，主动带轮通过单侧支架转动连接在行走架的一端、从动带轮通过双侧支架转动连接在同侧的行走架的另一端，张紧轮可升级设于行走架的顶面中部，行走电机沿装置的左右方向水平设置在底板上、且输出轴向外，主动带轮通过传动组件和行走电机的输出轴传动连接，履带与主动带轮、从动带轮、张紧轮均齿啮合连接。

16、这样设置两个行走电机分别对两侧的履带进行驱动，结构更加简单，不需要复杂的传动结构进行两侧的动力同步与分离，造价更低，经济性更好。

17、进一步限定，传动组件包括行走主动齿轮和减速齿轮；行走主动齿轮固定连接在行走电机的输出轴上，底板上开设有供行走主动齿轮穿过且贯通端面的通槽，减速齿轮固定连接在主动带轮的轮轴上、且与行走主动齿轮啮合。

18、通过设置行走主动齿轮和减速齿轮，能够增大扭矩，降低转速，使得装置在边坡上行驶得更稳。

19、进一步限定，每条滑道包括两块相对设置的挡条，挡条呈倒置的l形，滑块呈凸字形。

20、进一步限定，控制器和装置的总电源均设于设备箱体内，控制器和行走电机、切割电机、以及侧倾电机电性连接。

21、控制器根据无人机激光扫描的地形数据，对行走电机、切割电机以及侧倾电机进行控制，使其路径和车身姿态更适于边坡除草，极大的降低侧翻风险。

22、本发明的有益效果为：通过设置侧倾组件和滑移组件，并且仅通过一个侧倾电机进行驱动，可以实现顶板的翻转与设备箱体的滑移同步进行，可以极大的降低装置在边坡上侧翻的风险，翻转和滑移不再需要两个驱动装置，结构更加合理，更节省能源。