機器人割草機自動控制系統技術分析

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引言

機器人割草機能夠依靠自動控制系統的設計完成割草工作，該機器在一定程度上也有效節省了人力。機器人割草機在工作期間，其工作路徑的設計主要的就是為了能夠躲避運行期間的障礙物，從而自動尋求一條最優路徑。其應用在除草區域相比于人工傳統割草機而言，有著高效率、低噪音等諸多優勢，在機器人割草機的自動控制系統中，割草機自動控制系統主要采取與運動控制器的相關設計，該方面能夠滿足割草機在速度方面和可靠性方面的需求。除此之外，機器人割草機在工作過程中，還會在作業區自動規避障礙物，完成割草工作，從而為現如今的綠化提供更加優越的維護方案。

1 割草機器人的發展現狀

伴隨著科技和社會經濟的高速健康發展，城市綠化的區域也有所提高，公園、運動場所等需要草坪等類似的場所也越來越多，因此對于草坪維護和修剪的效率也在逐年遞增，其中以草坪為主的割草工作也是最為煩瑣并且任務量較為艱巨的重點工作內容。通常來說，草坪割草這項工作不僅有著較大的工作量，同時也因為割草工作的枯燥無味并且重復性作業較強等特點，所以會導致該工作會浪費大量的人力物力。因此為了能夠有效減少這種現象，機器人割草機應運而生，并且有著諸多的優勢。首先和傳統的人工作業相比，機器人割草在工作的期間不需要人工干預，同時結合自身的感應裝置能夠實現對周圍環境的精準判斷，從而實現工作路徑的規劃，完成作業。除此之外，因為在其自動控制系統中有著多種類型的傳感器裝置，通過對傳感器采集到的信息以及其他模塊的有效配合，機器人割草機能夠根據作業現場實現更加高精準、低污染的環保作業[1]。

2 機器人割草機硬件設計分析

機器人割草機也被稱作為智能割草機，其結構為小車形態并且也擁有四個輪子，導向裝置也是采取了萬向輪結構的前輪，后輪驅動則是使用了伺服電機。在割草機工作期間，后輪經過系統發出的指令從而做出相應的動作，而前輪則是為了更好的配合后輪的指令改變運動的軌跡，整個過程依靠自身的系統即可完成操作，無須人為干涉。

3 機器人割草機控制系統的設計分析

機器人割草機控制系統的相關設計主要所選取了模塊化方式，因為該方式具有高效率的優點。控制系統每一個部分之間既能夠做到獨立存在，同時又能夠在運行的期間互相關聯，因為如果其中任何一個模塊出現了故障，其余部位也會受到一定的影響。通常情況下，機器人割草及控制系統被分為執行模塊、管理模塊、控制模塊、交互模塊和反饋與檢測五大模塊[2]。

運動控制器和能夠發揮操控指令的計算機以及伺服驅動器之間能夠形成通訊功能。運動控制器最為明顯的優勢特征就是可以快速處理接收到的數據，因為其在數據反饋速度和準確度方面來說都比較可靠。運動控制器能夠將接受檢測裝置中的信息進行同步反饋，然后再根據相關的程序傳送至伺服驅動器，最后伺服電機根據指令完成割草工作。機器人割草機中的檢測裝置多數都是選用傳感器裝置，其中包含但不限于多種形式，例如超聲波形式、紅外接觸形式、溫度形式。其中超聲波傳感器主要應用于在機器人割草機除草期間與周圍障礙物之間的距離檢測，但是同時對于前方一定區域內的障礙物無法做到精準檢測，所以該方面的反饋效果較差。為了提升該方面的設計，在其中添加紅外傳感器就能夠有效的做到近距離檢測障礙物的功能，以此來提升機器人割草機的整體性能。

其中伺服電機屬于機器人割草機中的執行裝置，脈沖信號發出指令傳輸到小車驅動后輪中，從而保障控制系統的精確度。伺服電機在控制模塊中則是應用了位置自動控制形式，能夠更加高效的提升路徑規劃的準確度。伺服驅動器在接收到自動控制器的指令之后將其轉換為脈沖信號，從而傳送至伺服電機中。伺服電機則是通過差速方式控制機器的兩個后輪，由此令其產生不同的速度，從而有效的控制機器人割草機在工作期間的路徑，實現全程無碰撞工作。

4 機器人割草機軟件程序的設計分析

割草機在進行工作的期間主要的流程如下：首先將設備打開，并將其系統化，等待人工將調至其各項參數以及工作路徑的選擇。在設置完畢之后方可正常使用，但是如果割草機在工作的過程中遇到了任何障礙，系統就會自行做出是否終止工作的判斷。若是特殊情況下導致機器中斷，系統也會重啟并再次初始化，繼續工作。

在工作的期間，執行裝置需要通過運動控制器反饋的信息進行控制，運動控制器的信息則是通過檢測裝置所獲取的，主要的方式是通過自身輸入、輸出的接口而達到的。檢測裝置按照順序，然后將運動控制器的輸入接口連在一起，運動控制器的輸出口而是與執行裝置相連接，通過以上的流程實現運動控制器對機器人割草機的路徑控制，從而完成自身的工作[3]。

機器人割草機軟件程序的設計主要是為了能夠更好地實現在工作期間的路徑規劃。使用的運動控制器也是自身程序。程序應用在機器人割草機的自動控制中，主要是為了能夠實現工作的全程自動化，并且能夠做到全面積覆蓋，避免出現漏割等不良現象。

5 結束語

綜上所述，機器人割草機在整個工作的期間不需要依靠人工的參與，實現了全自動化的高效率工作，在節省人力的同時也降低了成本上的投入。機器人割草機自動控制系統在每一個模塊的有效工作下，從而實現全程自動化的割草工作，也進一步推動了科技的高速發展。