隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,以代替繁重的人工割草作業(yè)為目的的智能割草機(jī)越來越受到人們的歡迎。當(dāng)前市場上在售的智能割草機(jī)的功能趨于同質(zhì)化,其邊界識別方式大都采用預(yù)先鋪設(shè)電纜的有信標(biāo)方式。本文設(shè)計(jì)了一款具有無信標(biāo)邊界識別功能的智能割草機(jī),并對無信標(biāo)邊界識別在智能割草機(jī)自主充電中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。本文首先搭建了智能割草機(jī)的軟硬件平臺。根據(jù)智能割草機(jī)控制系統(tǒng)的功能需求,采用模塊化的設(shè)計(jì)思想,設(shè)計(jì)了基于ARM Cortex-A9處理器的硬件系統(tǒng),對硬件系統(tǒng)的主控模塊、驅(qū)動模塊、傳感器模塊、人機(jī)交互模塊、通信模塊、電源管理模塊、圖像采集模塊等進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì);基于多任務(wù)處理和狀態(tài)機(jī)的編程思想,設(shè)計(jì)了基于嵌入式Linux的軟件系統(tǒng),完成了嵌入式Linux系統(tǒng)的移植和配置,設(shè)計(jì)開發(fā)了應(yīng)用軟件和驅(qū)動軟件,實(shí)現(xiàn)了智能割草機(jī)的自主工作和自主充電流程,實(shí)現(xiàn)了對智能割草機(jī)碰撞、提升、傾斜、傾覆狀態(tài)的檢測和處理,實(shí)現(xiàn)了對智能割草機(jī)的遠(yuǎn)程控制。其次,針對智能割草機(jī)的邊界識別問題,本文設(shè)計(jì)了基于圖像處理的無信標(biāo)邊界識別算法,針對智能割草機(jī)的兩種工作場景,分別采用基于閾值分割和模板匹配的圖像二值化方法進(jìn)行圖像分割,利用加... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

GARDENA割草機(jī)系統(tǒng)

圖1-1是Robomow系列中比較有代表性的一款智能割草機(jī)RobomowRS622[3]。Robomow采用三輪小車為主體，前輪為導(dǎo)向輪，后輪為驅(qū)動輪，采用差速轉(zhuǎn)動的原理實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。通過旋轉(zhuǎn)調(diào)高機(jī)構(gòu)可以方便地調(diào)節(jié)割草的高度。Robomow 的覆蓋面積可達(dá)1500~2000m2，具有密碼功能和防盜功能。Robomow 所配備的傳感器可在檢測到碰撞和抬起時(shí)自動執(zhí)行相應(yīng)的策略，防止刀片造成意外傷害并盡量減少人工干預(yù)。Robomow 具有自主充電功能，可以在需要充電時(shí)自動返回充電站進(jìn)行充電。用戶可以通過 Robomow智能割草機(jī)配套的手機(jī)客戶端和割草機(jī)進(jìn)行交互，對割草機(jī)進(jìn)行手動控制，實(shí)時(shí)查看割草機(jī)的剩余電量等信息，還可以通過 GSM 將割草機(jī)的故障信息發(fā)送到廠家。Robomow使用一根邊界電纜來限定工作區(qū)域，在到達(dá)邊界時(shí)會自動轉(zhuǎn)向。Robomow 采用隨機(jī)割草方式對工作區(qū)域進(jìn)行遍歷，但不能保證完全遍歷。圖 1-2 是德國 GARDENA 公司生產(chǎn)的智能割草機(jī)系統(tǒng)，它實(shí)質(zhì)上是一套簡單的草坪養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，其割草機(jī)部分的實(shí)現(xiàn)方式和性能與 Robomow 相似。除割草機(jī)外，該系統(tǒng)還有一套灌溉控制系統(tǒng)，割草機(jī)和灌溉系統(tǒng)都通過無線傳輸連接到網(wǎng)關(guān)，通過配套的手機(jī)客戶端可以對割草機(jī)和灌溉系統(tǒng)進(jìn)行控制，另外灌溉控制模塊也可以通過無線傳輸?shù)玫酵寥罎穸葌鞲衅鞯臄?shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)決定是否打開灌溉開關(guān)。圖 1-3 是德國 Bosch 公司制造的智能割草機(jī) Bosch Indego[4]。該割草機(jī)也是使用電纜圍成工作區(qū)域，開始工作時(shí)，割草機(jī)圍繞邊界線繞行一周即可完成地圖的構(gòu)建，割草機(jī)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行路徑規(guī)劃，可對工作區(qū)域?qū)崿F(xiàn)往返式遍歷。同市場上其他產(chǎn)品相比，其割草效率更高。

圖 2-2 Samsung S5P4418 處理器結(jié)構(gòu)框圖[26]2.2.2 主控芯片外圍電路設(shè)計(jì)Samsung S5P4418 必須搭配一定的外圍電路才能正常工作，這些外圍電路主要包括電源管理電路、時(shí)鐘電路、外部存儲接口電路。(1) 主控芯片電源管理電路為使S5P4418正常工作，需要為其提供多種電壓的電源，其中部分電壓只有S5P4418需要用到，因此不宜為每種電壓分別設(shè)計(jì)電壓轉(zhuǎn)換電路。本文選用電源管理芯片 AXP228產(chǎn)生 S5P4418 工作所需的各種電壓，該芯片可以將 5V 的輸入轉(zhuǎn)換為多種電壓的輸出，可以滿足 S5P4418 供電需求。S5P4418 電源管理電路的示意圖如圖 2-3 所示，5V 的電壓經(jīng) AXP228 轉(zhuǎn)換后，得到五種電壓，其中 1.0V 的電壓為 S5P4418 的內(nèi)核供電，1.1V的電壓為 CPU 供電，1.5V 的電壓為 DDR3 內(nèi)存接口供電，1.8V 的電壓為 ADC 和 RTC等低電壓外設(shè)供電，3.3V 的電壓為 MMC 閃存接口和其他標(biāo)準(zhǔn)電壓外設(shè)供電。1.0V1.1V1.5V1.8V內(nèi)核CPU內(nèi)存接口ADC/RTC

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：2916078