一種小型智能割草機器人的設計與實現(xiàn)

高　飛，丁學明，李　鍵

(上海理工大學 光電信息與計算機工程學院, 上海 200093)

隨著人們健康理念的形成，園林綠化建設的地位日益提高。如何高效推進綠化養(yǎng)護成為一個重要研究課題[1]。傳統(tǒng)割草機污染高、能耗高、噪音大、需要額外的人力、物力、財力且具有一定安全隱患[1]。而割草機器人無需人工干預，可自動工作和回充，具有低噪音、能耗少且環(huán)保的優(yōu)點，因此割草機器人的應用越來越廣泛，受到國內(nèi)外研究人員的普遍關注[2]。

智能割草機器人代替?zhèn)鹘y(tǒng)割草機，需保證機器人在特定區(qū)域內(nèi)進行高效率自動工作。目前，對于識別特定區(qū)域和路徑規(guī)劃已推出多種方案。例如，文獻[3～6]中均采用圖像處理的方式來識別邊界線和區(qū)域內(nèi)的各種物體信息，但戶外光線變化嚴重，且環(huán)境較復雜，需大量數(shù)據(jù)確保其準確性。文獻[7～8]中通過GPS定位系統(tǒng)定位機器人的位置，可識別特定區(qū)域并做出較好的路徑規(guī)劃，但精度不準確，且價格高昂，不適合家用式小型割草機器人。

本文運用電子圍欄線圈定特定區(qū)域，通過電磁感應原理識別邊界線，根據(jù)傳感器檢測數(shù)據(jù)分析識別機器人周邊的環(huán)境特征，綜合分析來控制機器人執(zhí)行相應的動作完成草地修整養(yǎng)護工作。設計了自主回充實現(xiàn)預約模式的多次工作，解決了割草機器人無法在斜坡上直線行進的問題，并設計實現(xiàn)了一種自主尋草算法，提高了機器人的割草效率。

1　系統(tǒng)整體結構

智能割草機器人主要由控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和人機交互系統(tǒng)五部分組成，系統(tǒng)結構框圖如圖1所示?！?br>