本发明属于水果自动化采摘技术领域，涉及一种基于无人机群协同作业的采摘系统及使用方法。
背景技术：
中国是世界重要的水果产地之一，年水果产量位于世界前列。现阶段，大部分水果的种植管理仍然依赖人工处理，尤其是水果采摘工作需要耗费大量劳动力，机械化、自动化水平较低。柿子通常果实生长位置较高且分散，采摘过程中果皮易损，是一种典型的难采摘水果。当前其采摘形式大多为人工采摘，通常分为两种方法，第一种方法是工人站在地上手持由长竹竿制作的简陋工具进行采摘，由肉眼由下及上判断柿子位置，但其效率低下，且对工人的臂力和视力要求较高；第二种方式是工人攀爬到柿子树上进行采摘，但这种采摘方式风险较大，工人在枝桠交错的空间中行动较为不便，易造成安全事故。因此研究和开发柿子自动化采摘系统对于解放劳动力、提高劳动生产效率等方面都有着重要意义。
无人机技术在近些年发展十分迅猛，已在军事、探测、农业等领域广泛应用。目前，无人机技术因其成本低、效率高、灵活轻便等优势被初步应用于高空水果采摘方面。但现有采摘技术方案多以单架无人机为作业工具，通过人为控制进行采摘，虽然降低了人工作业强度，但是却提高了操作人员的技术要求。同时，现有技术没有形成大规模分工化采摘，且在切割工具、存储模式、遥感装置等方面缺乏进一步的发展。除此之外，柿子果梗过短，采摘时需将与果梗连接的树枝截断，同时，柿子树外伸枝丫繁茂，柿子采摘过程中会影响无人机采摘装置的正常运作，目前的专利技术仍无较好的解决方案。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于无人机群协同作业的柿子采摘系统。
本发明采用的技术方案为：
一种基于无人机群协同作业的采摘系统，适用于对木本植物果实的采摘，比如柿子、苹果等。所述采摘系统包括采摘无人机组、辅助无人机组和控制模块三个组成部分。所述采摘无人机组用于采摘树上成熟的果子；辅助无人机组用于清理将影响无人机组工作的树枝以辅助采摘；控制模块为一台移动设备，与采摘无人机组、辅助无人机组通过无线连接，用于接收、分析采摘无人机、辅助无人机反馈的信息以更好的协调两种无人机组的工作，提高采摘作业效率。
所述的采摘无人机组有多个结构相同的采摘无人机组成，每个采摘无人机包括采摘无人机主体1、摄像头a2、照明灯3、空心连接轴4、旋转平台5、支腿框架13、小电机19，法兰管座b20，深沟球轴承21，轴22，推力轴承23，螺母24以及五个结构相同的采摘单元，每个采摘无人机内置重量传感器，当采摘数达到一定限度时，采摘无人机返回起飞处将所采摘的果实缓慢卸下。
所述的摄像头a2位于采摘无人机顶部，用于采集果实位置信息，当周边条件不影响采摘时，采摘无人机开展采摘工作，当周边条件影响采摘时，采摘无人机放弃此目标去寻找下一采摘目标并将此目标的相关信息传送给控制模块；照明灯3置于采摘无人机侧部，用于晚间和光线较弱条件下的作业；采摘无人机机身下部连接有一根空心连接轴4，空心连接轴4下方通过轴22与旋转平台5顶部连接，旋转平台5底面与支腿框架13连接。具体的：所述空心连接轴4内置小电机19、法兰管座b20、深沟球轴承21、推力轴承23以及一根下部带有螺纹的第二连接轴22，其中小电机19位于上方，被固定在空心连接轴4的内壁上，小电机19的输出轴与法兰管座b20通过紧定螺钉连接，轴22位于法兰管座b20的下方，通过螺钉与法兰管座b20连接，深沟球轴承21、一个推力轴承23装配在轴的两端以固定轴的位置，使其只能转动。所述轴22底部伸出空心连接轴4，轴22伸出空心连接轴4的部分自上而下分别装配有一个推力轴承23、旋转平台5的上部，轴22伸出空心连接轴4的部分最下端加工有螺纹，并与螺母24装配在一起。小型电机19可带动二级连接轴22旋转，同时用于旋转平台5的位置调整。
所述旋转平台5侧面均匀分布五个采摘单元，采摘单元在摄像头a2的视野中央位置处进行采摘作业，当位于摄像头a2视野中央的采摘单元达到采摘限定个数后，旋转平台5转动以使得下一采摘单元移至视野中央以继续采摘。每个采摘单元含有一个水平方向电动推杆a11、一个斜向上的电动推杆b12、一个用于盛放果实的套筒9以及安装在套筒出口处的果梗切割装置6、摄像头b7，摄像头b7用以判断目标果实是否完全进入套筒9内。所述的电动推杆a11水平设置，其一端通过销轴与旋转平台5侧面连接，可绕所述销轴转动，另一端通过法兰管座a10与套筒9连接；电动推杆b12倾斜设置，其顶端通过销轴与电动推杆a11连接，底端通过销轴与支腿框架13连接，可同时绕两端的销轴转动一定的角度。两个电动推杆a11、电动推杆b12用于调整采摘时的套筒9位置和水平方向的夹角，在采摘过程中，通过角度调整可以适应果实的生长角度，提高采摘范围以及采摘灵活度，且斜向上的电动推杆12用于保证套筒9出口处于水平或斜向上的状态以防止果实掉出套筒9。所述的果梗切割装置6用于切割与果实相连的树枝，位于套筒9的出口处，果梗切割装置6内置一个双轴电机14作为动力源，果梗切割装置6外壳的底部内壁上固定导轨15，双轴电机14下部与导轨滑块16连接，双轴电机14可随导轨滑块16沿着所述导轨15移动。同时，所述双轴电机14的一个轴连接切割圆刀片8，另一个轴连接齿轮18，两个轴位于双轴电机14两端，所述齿轮18与下方齿条17啮合，齿条17固定在果梗切割装置6外壳的底部内壁上。所述双轴电机14各轴的旋转运动相互独立。开始采摘作业时，位于摄像头a2视野中央的采摘单元的电动推杆a11伸出适当距离以满足采摘范围要求，电动推杆b12伸出适当距离以以调整采摘角度，进一步地，采摘无人机主体根据摄像头a2采集的实时信息移动到合适位置以将目标果实套在套筒9中。当控制模块根据摄像头b7确定目标果实完全进入套筒9后，果梗切割装置6开始工作。果梗切割装置6工作时，双轴电机14与切割圆刀片8连接的轴高速转动，同时双轴电机14与齿轮18连接的轴缓慢转动，使齿轮18沿齿条17缓慢行进以带动双轴电机14随导轨滑块16沿着所述导轨15移动，进而使高速旋转的切割圆刀片8逐渐接近树枝以进行切割。采摘无人机在地面卸货时，每个采摘单元的电动推杆a11伸出适当距离，电动推杆b12收缩适当距离，使得套筒9出口缓慢向下倾斜，同时双轴电机14与齿轮18连接的一端反向缓慢转动，进一步地，齿轮18沿齿条17反向行进，进一步地，双轴电机14随导轨滑块16沿着所述导轨15反向移动，进一步地，切割圆刀片8被双轴电机14带回原位以露出套筒出口以便果实缓慢滚出套筒。
所述的辅助无人机组由多个结构相同的辅助无人机组成，每个辅助无人机包括辅助无人机主体25、摄像头c26、电动推杆c27、机械臂、舵机a28、舵机b29、剪刀装置30。所述摄像头c26位于辅助无人机主体25的顶部，用于采集相关信息，主体25一个侧面设置有电动推杆c27，电动推杆c27与一个五自由度的机械臂连接，机械臂前端设有剪刀装置30，剪刀装置30开合动作由舵机a28，舵机b29控制。辅助无人机的电动推杆c27配合机械臂，可以大幅提升辅助无人机的工作范围以及工作的灵活度。
当采摘无人机的摄像头a2的视野中央的采摘单元的套筒9内存储的果实达到额定数量后，旋转平台5可在空心连接轴4内小电机19的作用下，随轴22一起旋转以切换下一个采摘单元，保证采摘作业始终在摄像头a2的视野中进行，保证采摘顺利进行。当每个采摘单元的套筒9内存储的果实均达到额定数量后，采摘无人机返回地面卸货。
基于无人机群协同作业的采摘系统采摘的果实优选为柿子。
一种基于无人机群协同作业的采摘系统的使用方法，包括以下步骤：
第一步，采摘无人机顶部的摄像头a2采集目标的位置、形状等信息并将其反馈给控制模块。
第二步，控制模块判断其目标所处位置的周边条件(比如外伸部分树枝长度、周边枝丫情况)，当周边条件不影响采摘时，位于摄像头a2视野中央的采摘单元的电动推杆a11、电动推杆b12伸出适当距离，，其中电动推杆a11用于满足采摘范围要求，电动推杆b12用于调整采摘角度；采摘无人机主体1根据摄像头a2采集的实时信息移动到合适位置以将目标柿子套在套筒9中。当控制模块根据摄像头b7确定目标柿子完全进入套筒9后，果梗切割装置6开始切割工作。果梗切割装置6工作时，双轴电机14与切割圆刀片8连接的轴高速转动，同时双轴电机14与齿轮18连接的轴缓慢转动，使齿轮18沿齿条17缓慢行进以带动双轴电机14随导轨滑块16沿导轨15移动，使高速旋转的切割圆刀片8逐渐接近树枝以进行切割。当果梗切割装置6作业完毕后，如果果梗切割装置6所在的采摘单元要进行下一采摘作业时，切割圆刀片8则停止转动，双轴电机14与齿轮18连接的一端反向缓慢转动，进一步地，齿轮18沿齿条17反向行进，进一步地，双轴电机14随导轨滑块16沿着所述导轨15反向移动，进一步地，切割圆刀片8被双轴电机14带回原位以待下次采摘作业；如果果梗切割装置6所在的所述采摘单元的套筒9内存储的柿子均达到额定数量，双轴电机14与切割圆刀片8连接的轴和双轴电机14与齿轮18连接的轴均停止工作，切割圆刀片8堵住套筒出口以防止柿子掉出。
第三步，当目标所处位置的边枝丫繁茂、采摘情况复杂时，影响到采摘时，采摘无人机放弃此目标去寻找下一采摘目标；与此同时控制模块接收信息后，分配一架处于空闲状态的辅助无人机前往该目标处进行剪裁作业以清理影响采摘的树枝。
第四步，辅助无人机的清理工作完成后，辅助无人机返回并将该目标处的信息反馈给控制模块。控制模块收到信息后重新分配一个处于空闲状态的采摘无人机前往目标处进行采摘作业。
第五步，当位于采摘无人机的摄像头a2的视野中央的采摘单元的套筒9内存储的柿子达到额定数量后，旋转平台5可在空心连接轴4内小电机19的作用下，随轴22一起旋转以切换下一个采摘单元，保证采摘作业始终在摄像头a2的视野中进行，保证采摘顺利进行；当采摘无人机的采摘单元内存储的柿子没有到额定数量时，采摘无人机继续寻找、采摘下一目标。当每个采摘单元的套筒9内存储的柿子均达到额定数量后，采摘无人机返回地面，进一步地，每个采摘单元的电动推杆a11伸出适当距离，电动推杆b12收缩适当距离，使得套筒9出口缓慢向下倾斜，同时双轴电机14与齿轮18连接的一端反向缓慢转动，进一步地，齿轮18沿齿条17反向行进，进一步地，双轴电机14随导轨滑块16沿着所述导轨15反向移动，进一步地，切割圆刀片8被双轴电机14带回原位以露出套筒出口以便柿子缓慢滚出套筒。
本发明的有益效果为：
(1)本发明使用采摘无人机与辅助无人机的组和，提升采摘效率，达到1 1>2的效果。
(2)本发明结构新颖，使用了两种伸缩臂组合，扩大了采摘范围，提高了采摘灵活度。
(3)本发明实现了柿子采摘工作智能化、少人化，大大降低了工人的工作风险。
附图说明
图1为本发明的采摘无人机组成示意图。
图2为本发明中采摘无人机的果梗切割装置内部结构示意图。
图3为本发明中采摘无人机的空心连接轴内部结构示意图。
图4为本发明中辅助无人机组成示意图。
图5为本发明中无人机群工作流程图。
图6为本发明中各模块示意图。
图中：1采摘无人机主体，2摄像头a，3照明灯，4空心连接轴，5旋转平台，6果梗切割装置，7摄像头b，8切割圆刀片，9套筒，10法兰管座a，11电动推杆a，12电动推杆b，13支腿框架，14双轴电机，15导轨，16导轨滑块，17齿条，18齿轮，19小电机，20法兰管座b，21深沟球轴承，22轴，23推力轴承，24螺母，25辅助无人机主体，26摄像头c，27电动推杆c，28舵机a，29舵机b，30剪刀装置。
具体实施方式
下面结合附图和目标柿子处外伸树枝过长的采摘实例对本发明的具体实施方式做详细说明：
一种基于无人机群协同作业的柿子采摘系统。所述采摘系统包括采摘无人机组、辅助无人机组和控制模块三个组成部分。所述采摘无人机组用于采摘树上成熟的柿子；辅助无人机组用于清理将影响无人机组工作的树枝以辅助采摘；控制模块为一台移动设备，与采摘无人机组、辅助无人机组通过无线连接，用于接收、分析采摘无人机、辅助无人机反馈的信息以更好的协调两种无人机组的工作，提高采摘作业效率。
所述的采摘无人机组有多个结构相同的采摘无人机组成，每个采摘无人机包括采摘无人机主体1、摄像头a2、照明灯3、空心连接轴4、旋转平台5、支腿框架13、小电机19，法兰管座b20，深沟球轴承21，轴22，推力轴承23，螺母24以及五个结构相同的采摘单元，每个采摘无人机内置重量传感器，当采摘数达到一定限度时，采摘无人机返回起飞处将所采摘的果实缓慢卸下。
所述的摄像头a2位于采摘无人机顶部，用于采集柿子位置信息，当周边条件不影响采摘时，采摘无人机开展采摘工作，当周边条件影响采摘时，采摘无人机放弃此目标去寻找下一采摘目标并将此目标的相关信息传送给控制模块；照明灯3置于采摘无人机侧部，用于晚间和光线较弱条件下的作业；采摘无人机机身下部连接有一根空心连接轴4，空心连接轴4下方通过轴22与旋转平台5顶部连接，旋转平台5底面与支腿框架13连接。具体的：所述空心连接轴4内置小电机19、法兰管座b20、深沟球轴承21、推力轴承23以及一根下部带有螺纹的第二连接轴22，其中小电机19位于上方，被固定在空心连接轴4的内壁上，小电机19的输出轴与法兰管座b20通过紧定螺钉连接，轴22位于法兰管座b20的下方，通过螺钉与法兰管座b20连接，深沟球轴承21、一个推力轴承23装配在轴的两端以固定轴的位置，使其只能转动。所述轴22底部伸出空心连接轴4，轴22伸出空心连接轴4的部分自上而下分别装配有一个推力轴承23、旋转平台5的上部，轴22伸出空心连接轴4的部分最下端加工有螺纹，并与螺母24装配在一起。小型电机19可带动二级连接轴22旋转，同时用于旋转平台5的位置调整。
所述旋转平台5侧面均匀分布五个采摘单元，采摘单元在摄像头a2的视野中央位置处进行采摘作业，当位于摄像头a2视野中央的采摘单元达到采摘限定个数后，旋转平台5转动以使得下一采摘单元移至视野中央以继续采摘。每个采摘单元含有一个水平方向电动推杆a11、一个斜向上的电动推杆b12、一个用于盛放果实的套筒9以及安装在套筒出口处的果梗切割装置6、摄像头b7，摄像头b7用以判断目标柿子是否完全进入套筒9内。所述的电动推杆a11水平设置，其一端通过销轴与旋转平台5侧面连接，可绕所述销轴转动，另一端通过法兰管座a10与套筒9连接；电动推杆b12倾斜设置，其顶端通过销轴与电动推杆a11连接，底端通过销轴与支腿框架13连接，可同时绕两端的销轴转动一定的角度。两个电动推杆a11、电动推杆b12用于调整采摘时的套筒9位置和水平方向的夹角，在采摘过程中，通过角度调整可以适应果实的生长角度，提高采摘范围以及采摘灵活度，且斜向上的电动推杆12用于保证套筒9出口处于水平或斜向上的状态以防止果实掉出套筒9。所述的果梗切割装置6用于切割与果实相连的树枝，位于套筒9的出口处，果梗切割装置6内置一个双轴电机14作为动力源，果梗切割装置6外壳的底部内壁上固定导轨15，双轴电机14下部与导轨滑块16连接，双轴电机14可随导轨滑块16沿着所述导轨15移动。同时，所述双轴电机14的一个轴连接切割圆刀片8，另一个轴连接齿轮18，两个轴位于双轴电机14两端，所述齿轮18与下方齿条17啮合，齿条17固定在果梗切割装置6外壳的底部内壁上。所述双轴电机14各轴的旋转运动相互独立。开始采摘作业时，位于摄像头a2视野中央的采摘单元的电动推杆a11伸出适当距离以满足采摘范围要求，电动推杆b12伸出适当距离以以调整采摘角度，进一步地，采摘无人机主体根据摄像头a2采集的实时信息移动到合适位置以将目标柿子套在套筒9中。当控制模块根据摄像头b7确定目标柿子完全进入套筒9后，果梗切割装置6开始工作。果梗切割装置6工作时，双轴电机14与切割圆刀片8连接的轴高速转动，同时双轴电机14与齿轮18连接的轴缓慢转动，使齿轮18沿齿条17缓慢行进以带动双轴电机14随导轨滑块16沿着所述导轨15移动，进而使高速旋转的切割圆刀片8逐渐接近树枝以进行切割。采摘无人机在地面卸货时，每个采摘单元的电动推杆a11伸出适当距离，电动推杆b12收缩适当距离，使得套筒9出口缓慢向下倾斜，同时双轴电机14与齿轮18连接的一端反向缓慢转动，进一步地，齿轮18沿齿条17反向行进，进一步地，双轴电机14随导轨滑块16沿着所述导轨15反向移动，进一步地，切割圆刀片8被双轴电机14带回原位以露出套筒出口以便柿子缓慢滚出套筒。
所述的辅助无人机组由多个结构相同的辅助无人机组成，每个辅助无人机包括辅助无人机主体25、摄像头c26、电动推杆c27、机械臂、舵机a28、舵机b29、剪刀装置30。所述摄像头c26位于辅助无人机主体25的顶部，用于采集相关信息，主体25一个侧面设置有电动推杆c27，电动推杆c27与一个五自由度的机械臂连接，机械臂前端设有剪刀装置30，剪刀装置30开合动作由舵机a28，舵机b29控制。辅助无人机的电动推杆c27配合机械臂，可以大幅提升辅助无人机的工作范围以及工作的灵活度。
当采摘无人机的摄像头a2的视野中央的采摘单元的套筒9内存储的柿子达到额定数量后，旋转平台5可在空心连接轴4内小电机19的作用下，随轴22一起旋转以切换下一个采摘单元，保证采摘作业始终在摄像头a2的视野中进行，保证采摘顺利进行。当每个采摘单元的套筒9内存储的柿子均达到额定数量后，采摘无人机返回地面卸货。
上述基于无人机群协同作业的柿子采摘系统的使用方法，具体包括以下步骤：
在控制模块的控制、协调下，无人机群依次开展相应的工作。采摘无人机工作时，位于采摘无人机主体1上的摄像头a2首先将目标柿子32处的信息采集后传输给控制模块，控制模块判断目标柿子处的周边枝丫31情况复杂后，分配所述采摘无人机跳过此目标，继续寻找目标，并同时分配一架处于空闲状态的辅助无人机前往目标柿子32处进行清理作业。辅助无人机到达目标柿子附近后，通过位于辅助无人机主体25上的摄像头c26确定剪刀装置30的剪裁位置。位置确定后，电动推杆c27伸出适当长度，舵机a28调整剪刀装置的剪裁角度，舵机b29工作使剪刀装置30将外伸树枝31剪掉，工作完成后，辅助无人机进行信息反馈，电脑收到信息后，根据系统情况命令辅助无人机飞回原地待命或执行下一项任务，并同时分配一架处于空闲状态的采摘无人机前往目标柿子32处进行采摘。
如图1所示，采摘无人机到达目标柿子32附近后，通过位于采摘无人机主体1上的摄像头a2确定目标柿子32位置，随后，处于摄像头视野中心的采摘单元开始采摘作业，所述采摘单元的电动推杆a11进行调整，使法兰管座a10与电动推杆a11相连的套筒9向外伸出一定长度，电动推杆a11调整过程中，电动推杆b12开始工作，调整套筒9的出口与水平面的角度，配合采摘无人机的采摘动作，将所述目标柿子32完全置于套筒9之中。通过位于套筒9出口处的摄像头b7确定柿子完全进入套筒9后，如图1、2所示，果梗切割装置6中与切割圆刀片8相连的轴开始高速转动，同时与齿轮18相连的轴开始缓慢转动，随后在齿轮18、齿条17的作用下，双轴电机14随导轨滑块16沿着导轨15移动，使得高速旋转的切割圆刀片逐渐靠近树枝。切割完成后，与切割圆刀片8相连的双轴电机14的轴停止转动，与齿轮18相连的双轴电机14的轴开始反向缓慢转动以将切割圆刀片移至原位以待下次采摘工作。当所述采摘单元的套筒9中存储的柿子将要达到限定个数时，果梗切割装置6在完成最后一次切割作业后，双轴电机14的两个轴均停止工作，此时切割圆刀片8将套筒9的出口堵住以防存储的柿子掉落。
当所述采摘单元的套筒9中存储的柿子将要达到限定个数后，如图1、3所示，空心轴4中的小电机19缓慢转动，通过空心轴4、法兰管座b20、深沟球轴承21、轴22、推力轴承2、螺母24之间的相互作用带动旋转平台5转动，以使得所述采摘单元转离出摄像头a2的视野中央并将第二个采摘单元转入摄像头a2的视野中央以继续进行采摘工作。当采摘无人机达到限定载荷后，采摘无人机返回起飞处将柿子卸下。
如图1、2所示，采摘无人机返回起飞处后，所有采摘单元的电动推杆a11均缓慢向外伸出，同时所有采摘单元的电动推杆b12工作，使得每个采摘单元的套筒出口缓慢向下倾斜，随后每个采摘单元的与齿轮18相连的轴反向缓慢转动，将每个采摘单元的切割圆刀片8移至原位以完全开放每个采摘单元套筒9的出口，使储存的柿子缓慢滚出套筒。将柿子卸载完毕后，所有采摘单元的所有电动推杆恢复原位，采摘无人机调整为初始状态，等待并实施控制模块的下一步指令。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
1.一种基于无人机群协同作业的采摘系统，其特征在于，所述采摘系统包括采摘无人机组、辅助无人机组和控制模块三部分；所述采摘无人机组用于采摘树上成熟的果实；辅助无人机组用于清理影响无人机组工作的树枝以辅助采摘；控制模块用于接收、分析采摘无人机和辅助无人机反馈的信息，协调两种无人机组工作；
所述的采摘无人机组包括多个结构相同的采摘无人机，每个采摘无人机包括采摘无人机主体(1)、摄像头a(2)、照明灯(3)、空心连接轴(4)、旋转平台(5)、支腿框架(13)以及五个结构相同的采摘单元，每个采摘无人机内置重量传感器；
所述的摄像头a(2)位于采摘无人机顶部，用于采集果实位置信息，照明灯(3)置于采摘无人机侧部；采摘无人机机身下部连接空心连接轴(4)，空心连接轴(4)下方通过轴(22)与旋转平台(5)顶部连接，旋转平台(5)底面与支腿框架(13)连接；所述空心连接轴(4)内设置小型电机(19)、法兰管座b(20)、深沟球轴承(21)、推力轴承(23)以及第二连接轴(22)；小型电机(19)可带动二级连接轴(22)旋转，进而调整旋转平台(5)的位置；
所述旋转平台(5)侧面均匀分布五个采摘单元，采摘单元在摄像头a(2)视野中央位置处进行采摘，当位于摄像头a(2)视野中央的采摘单元达到采摘限定个数后，旋转平台(5)转动使下一采摘单元移至视野中央以继续采摘；每个采摘单元包括电动推杆a(11)、电动推杆b(12)、用于盛放果实的套筒(9)以及安装在套筒出口处的果梗切割装置(6)、摄像头b(7)，其中摄像头b(7)用于判断目标果实是否完全进入套筒(9)内；所述的电动推杆a(11)水平设置，其一端通过销轴与旋转平台(5)侧面连接，可绕所述销轴转动，另一端与套筒(9)连接；电动推杆b(12)倾斜设置，其顶端与电动推杆a(11)连接，底端与支腿框架(13)连接，可同时绕两端的销轴转动；两个电动推杆用于调整采摘时的套筒(9)位置、与水平方向的夹角；所述的果梗切割装置(6)位于套筒(9)出口，其内置一个双轴电机(14)、外壳底部内壁上固定导轨(15)、下部与导轨滑块(16)连接，双轴电机(14)可随导轨滑块(16)沿导轨(15)移动；同时，所述双轴电机(14)的一个轴连接切割圆刀片(8)，另一个轴连接齿轮(18)，两个轴位于双轴电机(14)两端，双轴电机(14)各轴的旋转运动相互独立，所述齿轮(18)与下方齿条(17)啮合，齿条(17)固定在果梗切割装置(6)外壳上；
所述的辅助无人机组由多个结构相同的辅助无人机组成，每个辅助无人机包括辅助无人机主体(25)、摄像头c(26)、电动推杆c(27)、机械臂、舵机a(28)、舵机b(29)、剪刀装置(30)；所述摄像头c(26)位于辅助无人机主体(25)的顶部，用于采集信息，主体(25)一个侧面设置有电动推杆c(27)，电动推杆c(27)与一个五自由度的机械臂连接，机械臂前端设有剪刀装置(30)，剪刀装置(30)开合动作由舵机a(28)、舵机b(29)控制；
当采摘无人机的摄像头a(2)的视野中央的采摘单元的套筒(9)内存储的果实达到额定数量后，旋转平台(5)在空心连接轴(4)内小电机(19)的作用下，随轴(22)旋转以切换下一个采摘单元，保证采摘作业始终在摄像头a(2)的视野中进行；当每个采摘单元的套筒(9)内存储的果实均达到额定数量后，采摘无人机返回地面卸货。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机群协同作业的采摘系统，其特征在于，所述小电机(19)固定在空心连接轴(4)内壁上方，其输出轴与法兰管座b(20)连接；轴(22)位于法兰管座b(20)的下方，与法兰管座b(20)连接；深沟球轴承(21)、一个推力轴承(23)装配在轴(22)的两端，以固定轴的位置使其只能转动。
3.一种基于权利要求1或2所述的无人机群协同作业的采摘系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，开始采摘作业时，采摘无人机顶部的摄像头a(2)采集目标的位置、形状信息并将其反馈给控制模块；
第二步，控制模块判断其目标所处位置的周边条件，当周边条件不影响采摘时，位于摄像头a(2)视野中央的采摘单元的电动推杆a(11)、电动推杆b(12)伸出适当距离；采摘无人机主体(1)移动到合适位置，将目标果实套在套筒(9)中；当控制模块根据摄像头b(7)确定目标果实完全进入套筒(9)后，果梗切割装置(6)开始切割工作；
果梗切割装置(6)工作时，双轴电机(14)与切割圆刀片(8)连接的轴高速转动，同时双轴电机(14)与齿轮(18)连接的轴缓慢转动，使齿轮(18)沿齿条(17)缓慢行进带动双轴电机(14)随导轨滑块(16)沿导轨(15)移动，使高速旋转的切割圆刀片(8)接近树枝以进行切割；
果梗切割装置(6)作业完毕后，如果果梗切割装置(6)所在的采摘单元需要进行下一采摘作业时，切割圆刀片(8)停止转动，双轴电机(14)与齿轮(18)连接的一端反向缓慢转动，切割圆刀片(8)由双轴电机(14)带回原位；如果果梗切割装置(6)所在的采摘单元的套筒(9)内存储的果实均达到额定数量，双轴电机(14)与切割圆刀片(8)连接的轴和双轴电机(14)与齿轮(18)连接的轴均停止工作，切割圆刀片(8)堵住套筒出口；
第三步，当目标所处位置的周边环境影响采摘时，采摘无人机放弃此目标寻找下一采摘目标；同时控制模块接收信息后，分配一架处于空闲状态的辅助无人机前往该目标处进行剪裁作业；
第四步，辅助无人机的清理工作完成后返回，并将该目标处的信息反馈给控制模块；控制模块重新分配一个处于空闲状态的采摘无人机前往目标处进行采摘作业；
第五步，当采摘单元的套筒(9)内的果实达到额定数量后，旋转平台(5)在小电机(19)作用下随轴(22)旋转以切换下一个采摘单元；当采摘单元内存储的果实没有到额定数量时，采摘无人机继续寻找、采摘下一目标；当每个采摘单元的套筒(9)内存储的果实均达到额定数量后，采摘无人机返回地面，卸货时，每个采摘单元的电动推杆a(11)、电动推杆b(12)配合使套筒(9)出口缓慢向下倾斜，同时切割圆刀片(8)由双轴电机(14)带回原位，使果实缓慢滚出套筒(9)。
技术总结