【摘要】：隨著我國城市化建設(shè)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,越來越多的園林綠化進(jìn)入了人們的日常生活當(dāng)中。但是,在城市綠化給人們帶來綠色人造環(huán)境的同時,其自身又必須保持一定的美觀和生長高度,因此需要注入大量的人力和物力以進(jìn)行維護(hù)。智能割草機(jī)作為新一代的園林智能設(shè)備,它與傳統(tǒng)的割草器械不同,不需要人工參與,能夠獨(dú)立地進(jìn)行綠化草坪的修剪和維護(hù)工作,將人們從繁重的勞動中解放出來。本文根據(jù)智能割草機(jī)產(chǎn)品的功能需求,設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件電路,并完成配套系統(tǒng)軟件一套,其主要工作包括以下幾個方面:對市場上現(xiàn)有的智能割草機(jī)設(shè)備的常見功能進(jìn)行分析,以此提出本文設(shè)計(jì)的智能割草機(jī)的功能需求。根據(jù)此需求,確定控制系統(tǒng)組成,并圍繞控制系統(tǒng)核心STM32F103,設(shè)計(jì)了以電源管理系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)等為主的硬件電路以及相關(guān)接口電路,實(shí)現(xiàn)智能割草機(jī)基本的自主割草、自動充電等功能;采用LCD液晶顯示屏和薄膜鍵盤作為智能割草機(jī)的基本輸入輸出設(shè)備,實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì),能夠完成狀態(tài)、菜單的顯示和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置;采用有限狀態(tài)機(jī)的編程方法,對割草機(jī)的各個狀態(tài)進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)針對智能割草機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)機(jī)。然后在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,基于狀態(tài)機(jī)完成一整套控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),能夠?qū)χ悄芨畈輽C(jī)進(jìn)行穩(wěn)定、可靠的控制,有效地完成割草任務(wù);結(jié)合智能手機(jī)App,實(shí)現(xiàn)智能割草機(jī)遠(yuǎn)程控制和產(chǎn)品在線軟件升級功能(IAP);結(jié)合差分GPS技術(shù),實(shí)現(xiàn)智能割草機(jī)多區(qū)域遍歷和安全的功能。另外,本文就智能割草機(jī)目前普遍存在的割草效率低、重復(fù)率高的現(xiàn)象,對全區(qū)域覆蓋的路徑規(guī)劃問題進(jìn)行了研究。以智能割草機(jī)的實(shí)際工作環(huán)境為基礎(chǔ),建立工作環(huán)境的電子?xùn)鸥竦貓D,并提出可行的路徑規(guī)劃方案,最后在Visual Studio 2013環(huán)境內(nèi)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU986.32
【圖文】：

隨著我國城市化建設(shè)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，越來越多的園林綠化進(jìn)入我們的生活當(dāng)中據(jù)《全國造林綠化規(guī)劃綱要（2011-2020）》第七次森林調(diào)查顯示，全國城市建成綠蓋面積 149.45 萬公頃，綠化覆蓋率 38.22%，城市人均公園綠地面積 10.66 平方米[1城市綠化草坪給人們帶來綠色人造環(huán)境的同時，其自身又必須保持一定的美觀和生度，因而需要注入大量的人力和物力進(jìn)行維護(hù)[2]。常見的傳統(tǒng)割草器械主要有手持式的和駕駛式的，如圖 1-1 和圖 1-2 所示。使用的割草器械對草坪進(jìn)行維護(hù)作業(yè)需要人工的操作，不但自動化程度低、割草效率低容易引起操作人員的疲勞，進(jìn)一步導(dǎo)致安全事故。傳統(tǒng)的割草器械以內(nèi)燃機(jī)或者蓄為動力源，前者易產(chǎn)生高分貝的噪聲污染，而且排放的廢氣對人體也會造成很大的；后者相對前者雖然比較環(huán)保，但是因?yàn)轶w積限制，蓄電能力不足，需要人工攜帶行充電工作，降低了工作效率[3]。傳統(tǒng)的割草器械雖然已經(jīng)有一百多年的發(fā)展歷史是還是沒有完全解決噪聲大、能耗多、環(huán)境污染嚴(yán)重、費(fèi)時費(fèi)力等問題[4]。然而，新科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人們對草坪維護(hù)作業(yè)的不斷重視，新一代的割草設(shè)備孕育，這就是智能割草機(jī)器人。

隨著我國城市化建設(shè)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，越來越多的園林綠化進(jìn)入我們的生活當(dāng)中據(jù)《全國造林綠化規(guī)劃綱要（2011-2020）》第七次森林調(diào)查顯示，全國城市建成綠蓋面積 149.45 萬公頃，綠化覆蓋率 38.22%，城市人均公園綠地面積 10.66 平方米[1城市綠化草坪給人們帶來綠色人造環(huán)境的同時，其自身又必須保持一定的美觀和生度，因而需要注入大量的人力和物力進(jìn)行維護(hù)[2]。常見的傳統(tǒng)割草器械主要有手持式的和駕駛式的，如圖 1-1 和圖 1-2 所示。使用的割草器械對草坪進(jìn)行維護(hù)作業(yè)需要人工的操作，不但自動化程度低、割草效率低容易引起操作人員的疲勞，進(jìn)一步導(dǎo)致安全事故。傳統(tǒng)的割草器械以內(nèi)燃機(jī)或者蓄為動力源，前者易產(chǎn)生高分貝的噪聲污染，而且排放的廢氣對人體也會造成很大的；后者相對前者雖然比較環(huán)保，但是因?yàn)轶w積限制，蓄電能力不足，需要人工攜帶行充電工作，降低了工作效率[3]。傳統(tǒng)的割草器械雖然已經(jīng)有一百多年的發(fā)展歷史是還是沒有完全解決噪聲大、能耗多、環(huán)境污染嚴(yán)重、費(fèi)時費(fèi)力等問題[4]。然而，新科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人們對草坪維護(hù)作業(yè)的不斷重視，新一代的割草設(shè)備孕育，這就是智能割草機(jī)器人。

圖 1-4Friendly Robotics 公司的 RobomowRX2020 具備自主充電功能，電源采用 7Ah 的鉛酸電池，120 分鐘，充電時長為 16-20 個小時，可以覆蓋最大備邊切、兒童鎖、智能 APP 等功能。在 Robomo域的邊界上鋪設(shè)電纜，并且將電纜與配套的機(jī)器人在工作區(qū)域內(nèi)進(jìn)行割草作業(yè)。該割草機(jī)器人采取隨

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2804525