【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于林业机械，服务于核桃林果振动采收，也可应用于林业其它林果的振动采收，具体涉及一种基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置。
技术介绍
1、随着我国核桃栽培面积的持续增加，核桃采收问题日渐严峻。我国传统的核桃采收方式是人工采收，采收过程约占整个果品生产环节中用工量的50％。这种采收方式既费时又费力，容易造成枝芽损伤，影响树的长势，降低来年核桃的产量，因此，急需机械化、智能化化的采收方式来替代人工采收，从而提高生产效率，降低生产成本。近年来，不少学者对核桃振动装置智能化作业开展了不少研究，通过加装多传感及多视觉的方式实现无人化作业，而在实际运用中，多传感感与多视觉功能在多信息融合的野外复杂环境下效率尤为低下，且对于果农来说在智能化装置操作方面也是一大挑战，因此难以落地推广应用。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，针对核桃产业日益扩大的同时采收效率低下的痛点，提供一种基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，本专利技术的振动采收装置可兼顾我国不同主干直径的核桃树体，从振动采收装置驱动频率与树体激振能量的匹配逻辑出发，开发了一种基于树体主干直径与激振能量深度学习模型的振动采收装置，它能够获取核桃树体主干的直径，并根据主干直径控制激振装置输出最高落果率所对应的激振能量，既方便操作，又提高采收效益。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，包括车体和激振装置
4、上述的基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，激振能量预测模型是通过夹持不同主干直径的核桃树按照不同的激振能量对主干进行激振测试，选取落果率最高时不同直径的核桃树所对应的激振能量数据，对直径、激振能量进行拟合得到的激振能量预测模型。
5、上述的基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，激振能量预测模型通过试验得到主干直径、树高、冠层厚度、侧枝级数、叶子密度对激振能量的影响程度并进行量化，通过算法将树高、冠层厚度、侧枝级数、叶子密度对激振能量影响的量化频谱融合加权至主干直径对激振能量的响应频谱，并利用支持向量机回归预测的方法构建得到基于主干直径的激振能量预测模型。
6、上述的基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，激振装置4通过柔性吊索6-5设置在方管滑块6-3上，方管滑块6-3与方管滑轨6-6滑动配合，伸缩缸5的活塞杆与方管滑块6-3铰链连接，在伸缩缸5的作用下实现方管滑块6-3相对于方管滑轨6-6往复滑动；方管滑轨6-6与圆柱支撑臂6-7固定连接，方管滑轨6-6或者圆柱支撑臂6-7直接或者间接连接在车体上。
7、上述的基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，吊板6-4固定在方管滑块6-3上；柔性吊索6-5包括螺栓柱6-5-1、橡胶垫块6-5-2、金属柱体6-5-3、吊座6-5-4；螺栓柱6-5-1通过螺母把吊板6-4与金属柱体6-5-3一端相连，螺栓柱6-5-1通过螺母把吊座6-5-4与金属柱体6-5-3另一端相连；金属柱体6-5-3与吊板6-4之间、金属柱体6-5-3与吊座6-5-4之间均设置橡胶垫块6-5-2，吊座6-5-4固定在激振装置4上。
8、上述的基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，激振装置4包括偏心激振机构4-0和抱夹式壳体；所述抱夹式壳体包括夹持液压缸4-3、第一夹持头4-1和第二夹持头4-2，所述第一夹持头4-1和第二夹持头4-2铰接；夹持液压缸的两端分别铰接于第一夹持头和第二夹持头的内腔；夹持液压缸4-3用于实现第一夹持头4-1和第二夹持头4-2的开合动作；第一夹持头4-1和第二夹持头4-2之间的最大开度为500mm，以夹持最大直径500mm的核桃树体；偏心激振机构设置在第二夹持头4-2上。
9、本专利技术的有益效果为：
10、本专利技术的基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，可以基于核桃树体直径与激振能量关系的深度学习模型，从树体激振能量的底层思维出发，根据树体主干直径控制激振装置输出落果率最高的适宜激振能量，它是一种无传感、单视觉的振动采收装置，既方便操作，又提高采收效益。
11、激振能量预测模型是通过夹持不同主干直径的核桃树按照不同的激振能量对主干进行激振测试，选取落果率最高时不同直径的核桃树所对应的激振能量数据，对直径、激振能量进行拟合得到的激振能量预测模型。
12、例如，在大量的试验研究的基础上得到确定主干直径与激振参数之间的对应关系。将主干直径与激振参数通过深度学习构建模型，并集成到这个装备上去，通过前端对树体主干直径的识别，中端通过数据模型输出激振参数，并由激振决策系统控制液压马达转速，即可调节激振装置的振动频率，改变激振装置输出适当的激振能量。该专利技术可以应用到不同形态，不同规格尺寸的果树的振动采收中。
13、一般情况下都要等激振装置与树体主干对中后才进行夹持，本专利由于采用了柔性吊索，实现了在不需要对中的情况下也可以对主干进行夹持，它是一个柔性结构，当夹持主干时会让激振装置自动对中。
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1.基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，包括车体和激振装置(4)，激振装置(4)用于夹紧树干并产生激振力以振动被夹紧的树干，激振装置(4)包括以液压马达(3)为驱动动力的偏心激振机构，其特征在于：还包括深度相机(2)、AI平台(7)、激振决策系统(8)；所述的深度相机(2)安装于激振装置上用于夹紧树干的夹口后方靠中间位置，对核桃树体主干边界进行坐标点位识别，坐标值通过网络传输给AI平台(7)，AI平台(7)对边界坐标的计算得到树体主干直径，并根据树体主干直径通过激振能量预测模型计算输出该被夹紧的核桃树体主干需要的激振能量参数，并将参数值传输给激振决策系统(8)；所述的激振决策系统(8)接收到激振能量参数后向安装在液压站上的液压马达的电磁阀控制器发出流量控制指令，使得对激振装置(4)输出的激振能量与激振能量参数相一致。
2.如权利要求1所述的基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，其特征在于：激振能量预测模型是通过夹持不同主干直径的核桃树按照不同的激振能量对主干进行激振测试，选取落果率最高时不同直径的核桃树所对应的激振能量数据，对直径、激振能量进行拟合得到的
3.如权利要求1所述的基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，其特征在于：激振能量预测模型通过试验得到主干直径、树高、冠层厚度、侧枝级数、叶子密度对激振能量的影响程度并进行量化，通过算法将树高、冠层厚度、侧枝级数、叶子密度对激振能量影响的量化频谱融合加权至主干直径对激振能量的响应频谱，并利用支持向量机回归预测的方法构建得到基于主干直径的激振能量预测模型。
4.如权利要求1所述的基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，其特征在于：激振装置(4)通过柔性吊索(6-5)设置在方管滑块(6-3)上，方管滑块(6-3)与方管滑轨(6-6)滑动配合，伸缩缸(5)的活塞杆与方管滑块(6-3)铰链连接，在伸缩缸(5)的作用下实现方管滑块(6-3)相对于方管滑轨(6-6)往复滑动；方管滑轨(6-6)与圆柱支撑臂(6-7)固定连接，方管滑轨(6-6)或者圆柱支撑臂(6-7)直接或者间接连接在车体上。
5.根据权利要求4所述的基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，其特征在于：吊板(6-4)固定在方管滑块(6-3)上；柔性吊索(6-5)包括螺栓柱(6-5-1)、橡胶垫块(6-5-2)、金属柱体(6-5-3)、吊座(6-5-4)；螺栓柱(6-5-1)通过螺母把吊板(6-4)与金属柱体(6-5-3)一端相连，螺栓柱(6-5-1)通过螺母把吊座(6-5-4)与金属柱体(6-5-3)另一端相连；金属柱体(6-5-3)与吊板(6-4)之间、金属柱体(6-5-3)与吊座(6-5-4)之间均设置橡胶垫块(6-5-2)，吊座(6-5-4)固定在激振装置(4)上。
6.根据权利要求1所述的基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，其特征在于：激振装置(4)包括偏心激振机构(4-0)和抱夹式壳体；所述抱夹式壳体包括夹持液压缸(4-3)、第一夹持头(4-1)和第二夹持头(4-2)，所述第一夹持头(4-1)和第二夹持头(4-2)铰接；夹持液压缸的两端分别铰接于第一夹持头和第二夹持头的内腔；夹持液压缸(4-3)用于实现第一夹持头(4-1)和第二夹持头(4-2)的开合动作；第一夹持头(4-1)和第二夹持头(4-2)之间的最大开度为500mm，以夹持最大直径500mm的核桃树体；偏心激振机构设置在第二夹持头(4-2)上。
...【技术特征摘要】
1.基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，包括车体和激振装置(4)，激振装置(4)用于夹紧树干并产生激振力以振动被夹紧的树干，激振装置(4)包括以液压马达(3)为驱动动力的偏心激振机构，其特征在于：还包括深度相机(2)、ai平台(7)、激振决策系统(8)；所述的深度相机(2)安装于激振装置上用于夹紧树干的夹口后方靠中间位置，对核桃树体主干边界进行坐标点位识别，坐标值通过网络传输给ai平台(7)，ai平台(7)对边界坐标的计算得到树体主干直径，并根据树体主干直径通过激振能量预测模型计算输出该被夹紧的核桃树体主干需要的激振能量参数，并将参数值传输给激振决策系统(8)；所述的激振决策系统(8)接收到激振能量参数后向安装在液压站上的液压马达的电磁阀控制器发出流量控制指令，使得对激振装置(4)输出的激振能量与激振能量参数相一致。
2.如权利要求1所述的基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，其特征在于：激振能量预测模型是通过夹持不同主干直径的核桃树按照不同的激振能量对主干进行激振测试，选取落果率最高时不同直径的核桃树所对应的激振能量数据，对直径、激振能量进行拟合得到的激振能量预测模型。
3.如权利要求1所述的基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，其特征在于：激振能量预测模型通过试验得到主干直径、树高、冠层厚度、侧枝级数、叶子密度对激振能量的影响程度并进行量化，通过算法将树高、冠层厚度、侧枝级数、叶子密度对激振能量影响的量化频谱融合加权至主干直径对激振能量的响应频谱，并利用支持向量机回归预测的方法构建得到基于主干直径的激振能量预测模型。
4.如权利要求1所述的基于核桃树体激振能量预测模型的振动采收装置，其特征在于：激振装置(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：施明宏，周宏平，黄鸣辉，周磊，孙中林，许林云，陈吉朋，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：
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