DOI: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 08. 040
宋黎明，管翼森，孟文宝. 基于Arduino的小型绿篱造型机器人设计［J］ . 机电工程技术，2020，49（08）：127-128.
基于Arduino的小型绿篱造型机器人设计
宋黎明1，管翼森1，孟文宝2
（1.洛阳理工学院机器人学院， 河南洛阳471023；2.固高科技（深圳） 有限公司， 广东深圳518000）
摘要：设计采用智能车与修剪机械手臂相结合的思路，主要应用于小型绿篱的外观造型。采用Arduino为控制核心，通过避障模块实现智能车移动，通过Raspberry Pi（树莓派） 获取视觉模块识别绿篱外观的信息，并与指定造型进行匹配，建立信息反馈，最终由Arduino单片机读取各个模块数据进行实时判断，并进行电机、舵机控制，实现小型绿篱造型。该机器人可以实现水平、垂直等平面和简谐运动轨迹，具有较高自动化、操作简单等特点，为农业机器人的研究提供一定的基础。
关键词：Arduino；避障模块；绿篱造型；视觉模块
中图分类号：TP242 文献标志码：A 文章编号：1009－9492 ( 2020 ) 08－0127－02
引言
随着我国城市化进程的加快和人民对美好生活需求的提升，公园、广场、道路两旁、社区周围的绿篱等，是不可或缺的人文风景线。绿篱苗木的修剪及造型作为城市绿化作业中的一项经常性工作，涉及面广，不仅作业内容、对象及条件差异大，而且季节性和地域性特点鲜明[1]。目前，在城市园林、道路两侧隔离绿带养护中，工作人员普遍使用修枝剪刀和手持式绿篱机进行修剪[2]。这种作业方式具有消耗大量体力、工作效率低下和发生事故率高等缺点[3]。由于养护工人短缺的原因，绿化工人上岗前的培训常常无法得到有效落实，技术水平存在着很大的差异，所以修剪后绿篱尺寸的整齐性和美观性往往得不到保证[4]。同时，用机器人代替人力工作是未来的趋势。这就迫切需要研制出一种专门用于绿篱造型的机器人来提高设备的自动化、智能化水平，减少人工造型所带来的各种缺点。
本文采用智能车与修剪机械手相结合的设计思路，以单片机为控制核心，采用人体红外、超声波模块实现移动避障与测距，并且通过Raspberry Pi（树莓派） 控制视觉模块识别绿篱外观，并与预设造型匹配，并建立信息通讯，最终由Arduino单片机读取各个模块数据进行实时判断，并进行电机控制，使得机器人自动对小型绿篱进行平面轨迹和正弦轨迹形状的修剪造型。该机器人具有高度的自动化，能够较好地克服人工的缺点，大大减少了人力物力的浪费，实现了设计要求。
结束语
经过测试结果可知，本文在小型绿篱造型设计机器人正常移动的前提下，实现了水平、垂直和简谐运动轨迹，总体上控制效果较好，能够完成预期的功能，并且具有自动化较高、操作简单等特点，具有良好的应用前景。