一种无人机末端执行器试验平台

本发明属于农林无人机，尤其涉及一种无人机末端执行器试验平台。

背景技术：

1、玉米是我国乃至全世界主要的粮食作物，也是重要的饲料、工业原料，目前中国种植的玉米品种98%以上是杂交种玉米品种，但杂交品种优势（高产、抗病、抗倒伏等）只表现在第一代种子，其品种杂交优势会逐代递减，因此，杂交玉米制种企业需要年年制种。我国杂交玉米制种基地主要集中在新疆、甘肃等西北地区，杂交玉米制种面积规模巨大，2017～2021年连续五年我国杂交玉米制种面积在15万公顷以上，2022年制种面积增加至20万公顷以上，因此，杂交玉米制种全过程机械化具有重要意义。

2、种子纯度是评价玉米杂交种子质量的最重要指标，为保证杂交玉米种子纯度，在制种生产过程中影响玉米种子纯度最难控制环节是“母本玉米去雄”，也是机械化程度最低、最薄弱的环节。当前我国去雄作业主要以人工去雄为主，少量采用地面去雄机作业，其中人工去雄作业成本逐年增高，其劳动强度大、作业效率较低且易受天气条件影响；地面去雄机械机动性强、作业效率较高，但现有地面去雄机械其存在去雄部件机械传动响应延迟、模糊控制等问题，不能100%去除母本雄穗，遗漏率在10%～30%之间，有甚者遗漏更多。因此，无论人工，还是机械大宗去雄后，均需要人工多次进地巡检补漏去雄作业，但巡检补漏去雄作业工作量巨大、人力成本高，严重影响整体去雄效率。目前这一产业问题还没有智能化、机械化的装备。

3、近年来随着农业无人机技术发展，因其不受地形限制、空中作业、飞行速度快等优点，针对制种玉米巡检补漏去雄需求的农业去雄无人机技术的研究逐渐成为研究热点，末端执行器作为农业去雄无人机核心部件，其对田间玉米雄穗的真实去除性能检测往往受到田间复杂种植环境、多变气象环境、试验仪器搬运及供电等限制，田间测试实验难以开展，严重制约去雄无人机、采摘无人机等农林无人机相关技术研究、装备研发开展。

4、因此，提出一种无人机末端执行器试验平台及其试验方法，用于农业去雄无人机末端执行器田间性能检测试验，也可用于其他农林无人机末端执行装置的性能检测试验，以此提高相关农林无人机的研发效率。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种无人机末端执行器试验平台，它用于农业去雄无人机末端执行器的田间性能检测，它还兼具采摘类、切割类等其他类型农林无人机末端执行器的现实应用场景性能检测。

2、一种无人机末端执行器试验平台，包括移动底盘、试验升降台、试验数据检测装置、试验样本/废料回收装置、稳压供电装置以及试验控制系统；所述试验升降台安装在所述移动底盘上，用于悬挂固定所检测的无人机末端执行器，并调节无人机末端执行器的空间位置；所述试验数据检测装置为多种检测仪器及传感器的组合，用于采集无人机末端执行器的性能参数及试验数据；所述试验样本/废料回收装置设置于所述移动底盘上方两侧位置，用于回收所检测无人机末端执行器采摘/切割的农林作物样本或农林作物废料；所述稳压供电装置设置于所述移动底盘上，为试验平台除移动底盘之外各组成部分提供交/直流电源；所述试验控制系统设置在所述移动底盘内，用于控制所述试验平台各组成部分，并与被控制的组成部分电气连接。

3、进一步地，所述移动底盘包括高地隙车体、行驶操作舱、底盘高度调节部件以及车轮；所述高地隙车体底部内置供电电池组，行驶操作舱设置在高地隙车体上部，高地隙车体底部与四个车轮之间安装底盘高度调节部件；所述试验控制系统设置在行驶操作舱内，通过试验控制系统控制移动底盘移动，并驱动底盘高度调节部件进行高度调节。

4、进一步地，所述试验升降台包括伸缩装置、并联悬挂旋转部件、可回收支撑架、水平移动部件以及垂直移动部件；所述垂直移动部件固定在所述移动底盘上部；所述伸缩装置滑动连接在垂直移动部件上，其可沿垂直移动部件在竖直方向上下移动；所述水平移动部件安装在伸缩装置下部，并在伸缩装置带动下水平移动；所述并联悬挂旋转部件固定在水平移动部件下方，用于悬挂固定所检测的无人机末端执行器；所述可回收支撑架转动连接在水平移动部件末端，实现相对水平移动部件的回收、展开。

5、进一步地，所述伸缩装置包括伸缩装置基座以及伸缩装置行程梁；所述水平移动部件包括水平滑道以及移动平台；所述伸缩装置基座滑动连接在所述垂直移动部件上，所述伸缩装置行程梁的主体部分内嵌在伸缩装置基座内并与其滑动连接，伸缩装置行程梁可沿伸缩装置基座在水平方向伸缩；所述伸缩装置基座下部内置有滑动轨道，所述水平移动部件的水平滑道滑动连接在伸缩装置基座的滑动轨道上，同时所述伸缩装置行程梁的伸出端与水平滑道固定连接，伸缩装置行程梁进行伸缩时，带动水平滑道一同伸缩移动；所述移动平台固定在水平滑道底部，所述并联悬挂旋转部件设置于移动平台下方。

6、进一步地，所述可回收支撑架包括旋转电机、第一支撑腿、第二支撑腿、第一折叠防震底座以及第二折叠防震底座；所述第一支撑腿、第二支撑腿同轴连接在所述水平滑道的末端，通过旋转电机驱动第一支撑腿及第二支撑腿相对水平滑道进行共轴旋转；所述第一支撑腿、第二支撑腿长度随所述伸缩装置基座的水平高度自动调节；所述第一折叠防震底座、第二折叠防震底座分别设置于所述第一支撑腿、第二支撑腿的末端，当所述伸缩装置回收、展开时，所述第一折叠防震底座、第二折叠防震底座跟随其收缩、展开。

7、进一步地，所述第一支撑腿与第二支撑腿结构相同，所述第一支撑腿包括主体组件、长度调节组件，所述主体组件长度固定，长度调节组件设置于所述主体组件末端并内嵌在其内部，通过控制长度调节组件伸缩来调节第一支撑腿的长度；所述第一折叠防震底座与第二折叠防震底座结构相同，所述第一折叠防震底座包括减震缓冲组件、折叠组件、折叠底板，所述减震缓冲组件位于折叠组件和折叠底板之间，所述折叠组件末端与所述折叠底板固定连接，通过折叠组件带动折叠底板折叠或展开。

8、进一步地，所述折叠底板是由5块正方形折板组成的十字形底板或由9块正方形折板组成的正方形底板；所述折叠底板的每块正方形折板分别内置了压力检测传感器，用于检测正方形折板承受的下沉压力，基于下沉压力实时计算所述折叠防震底座沉陷到土壤的沉陷深度；所述试验控制系统基于沉陷深度计算模型分别计算所述第一折叠防震底座、第二折叠防震底座的沉陷深度，实时调节所述第一支撑腿、第二支撑腿长度，以此调节所述试验升降台整体水平高度保持稳定；沉陷深度计算模型为 d = f (p i ,k,n),其中 d为该点沉陷深度， p i为各正方形折板的压力传感器检测的压力， ｋ为土壤变形模量， ｎ为土壤变形指数。

9、进一步地，所述试验数据检测装置包括作业功耗测量模块、握拔力测量模块、切割力测量模块、切割转速测量模块、抓取力测量模块、作业高度测量模块、作业过程震动测量模块、作业姿态测量模块以及试验过程记录模块；所述试验数据检测装置与所述试验控制系统电气连接，数据双向传输，所述试验控制系统启停控制所述试验数据检测装置，并获取其各测量模块采集的试验数据。

10、进一步地，所述试验样本/废料回收装置安装于所述移动底盘上部两侧位置，一侧为试验样本回收仓，另一侧为试验废料回收仓。

11、进一步地，所述稳压供电装置包括电池组、ac交流输出模块、dc直流输出模块、电路保护模块、太阳能充电模块以及数显模块；所述数显模块与电池组、ac交流输出模块、dc直流输出模块、太阳能充电模块电气连接，并显示上述模块的实时参数；所述电池组还与电路保护模块、太阳能充电模块电气连接，用于存储太阳能电或者市电、输出电量；所述太阳能充电模块用于将太阳能转换为电能，并存储至所述电池组中；所述电路保护模块与所述电池组、ac交流输出模块、dc直流输出模块电气连接；所述ac交流输出模块、dc直流输出模块分别用于转换、输出所述试验平台需要的交流电、直流电。

12、进一步地，所述试验控制系统具备以下功能：

13、开展末端执行器田间去雄效果试验时，根据试验数据检测装置提供的作物植株信息调节末端执行器空间位置，精准去除作物植株的目标部位，并测量末端执行器的工作电压、电流、功耗、部件疲劳度及寿命等性能参数；测量末端执行器切割力、握拔力、震动强度、作位姿等作业过程参数；

14、开展目标试验作物图像、光谱数据采集，通过检测对象末端执行器试验前后图像计算作业成功率与作物损伤率等作业质量参数；

15、开展目标试验作物样本采集，并可实时检测、调节试验样本回收装置内温湿度，保持样本的新鲜度，避免样本干枯。