發(fā)酵養(yǎng)殖床服務(wù)機(jī)器人

郭明+朱雨珂+李思全

去年暑假，科技活動小組的同學(xué)去寧鄉(xiāng)縣青龍寨生態(tài)養(yǎng)殖園考察，發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖場使用了一種新型環(huán)保養(yǎng)殖設(shè)施：利用發(fā)酵床內(nèi)米糠鋸末中的放線菌分解糞便來防止污染。

為提高發(fā)酵床的活性和效率，使糞便與米糠鋸末等填料均勻混合，一般需要2至3天翻耕使其降溫。傳統(tǒng)的方式是采用人力、用釘耙翻耙，既費力耗時且效果不佳。為解決這些問題，我們研制了發(fā)酵養(yǎng)殖床服務(wù)機(jī)器人。

一、控制系統(tǒng)設(shè)計

以高性能、低功耗的cortexA8單片機(jī)構(gòu)成主控系統(tǒng)，通過機(jī)器視覺、超聲和電子鼻技術(shù)，實時檢測發(fā)酵床糞便堆積圖像、溫濕度及功能菌活性，通過物聯(lián)網(wǎng)遙控或全自動工作模式，準(zhǔn)確尋找糞便源，按照“之”字形或“回”字形路線實施均勻疏散翻耕。

1.控制系統(tǒng)與單片機(jī)操作系統(tǒng)選擇

由于控制器不僅控制電機(jī)，還要接收各種傳感器數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程控制中心，同時接收遠(yuǎn)程機(jī)器人控制指令，因此要求其具有較高的速度，能運行Linux系統(tǒng)，采用先進(jìn)的片內(nèi)AMBA總線技術(shù)，進(jìn)行多任務(wù)處理。控制系統(tǒng)框如圖1。

2.主控板、內(nèi)部總線與和傳感器的設(shè)計

選用富士康A(chǔ)20主控板以滿足單片機(jī)、各種傳感器與接口以及整個系統(tǒng)運行的需要。

由于控制系統(tǒng)為“單主機(jī)-多從機(jī)”模式，因此采用使用最廣的串行總線標(biāo)準(zhǔn)RS485。它可實現(xiàn)1km距離的傳輸，傳輸速率可達(dá)1Mbps；Modbus協(xié)議簡單，軟件編程較易實現(xiàn)，開發(fā)周期短。

傳感器模塊主要包括數(shù)字溫濕度模塊、超聲波傳感器模塊（雙模式）、微型無線高清監(jiān)控、高效圖像壓縮技術(shù)及超低待機(jī)功耗的攝像頭一體機(jī)模塊。……