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唐子昊，奚小波，张宝峰，等．机械化除草装备与技术研究现状及发展趋势［Ｊ］．杂草学报，２０２３，４１（４）：１４－２９．ｄｏｉ：１０．１９５８８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－９３５Ｘ．２０２３．０４．０００２机械化除草装备与技术研究现状及发展趋势唐子昊１，奚小波１，张宝峰１，杜 晋２，史扬杰１，张翼夫１，秦康生１，张瑞宏１（１．扬州大学机械工程学院／江苏省现代农机农艺融合技术工程中心，江苏扬州２２５１２７；２．扬州市职业大学，江苏扬州２２５００９） 摘要：除草是农业生产过程中不可或缺的一环，国内目前农田杂草防除主要以化学除草为主，但长期使用化学除草会造成杂草抗性上升、农业环境污染、农作物药害等问题，机械除草在无上述危害的同时还可改善土壤环境、促进作物生长发育，有效替代化学除草。
为能给我国机械除草高新技术推广提供参考，本文将现今国内外除草机械划分为水田除草机械、旱田除草机械与除草机器人系统，对其研究现状和发展动态进行阐述和剖析，并结合绿色农业相关研究、发展要求与我国目前接近７０００万ｈｍ２化学除草面积的客观情况，提出构建“以机械防治为主，机械－化学防治并举”的协同防治思路，最后总结出国内机械除草装备向着信息化、仿生化、复合化、模块化等方向发展的趋势。
关键词：农业机械；水旱田机械除草；除草机器人系统；机械－化学协同除草；发展趋势 中图分类号：Ｓ２２４．１＋５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－９３５Ｘ（２０２３）０４－００１４－１６ＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｒｅｎｄｏｆＭｅｃｈａｎｉｚｅｄＷｅｅｄｉｎｇＥｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＴＡＮＧＺｉ ｈａｏ１，ＸＩＸｉａｏ ｂｏ１，ＺＨＡＮＧＢａｏ ｆｅｎｇ１，ＤＵＪｉｎ２，ＳＨＩＹａｎｇ ｊｉｅ１，ＺＨＡＮＧＹｉ ｆｕ１，ＱＩＮＫａｎｇ ｓｈｅｎｇ１，ＺＨＡＮＧＲｕｉ ｈｏｎｇ１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ／ＪｉａｎｇｓｕＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒｆｏｒＭｏｄｅｒｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＭａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄＡｇｒｏｎｏｍｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ２２５１２７，Ｃｈｉｎａ；２．ＹａｎｇｚｈｏｕＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＣｏｌｌｅｇｅ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ２２５００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅｅｄｉｎｇｉｓａｎｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅｌｉｎｋｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｄｏｍｅｓｔｉｃｃｕｒｒｅｎｔｌｙｍａｉｎｌｙｃｈｅｍｉｃａｌｗｅｅｄｉｎｇｉｓｇｉｖｅｎａｐｒｉｏｒｉｔｙ，ｂｕｔｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｕｓｅｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｗｅｅｄｉｎｇｗｉｌｌｃａｕｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｔｗｅｅｄｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｃｒｏｐｈｅｒｂｉｃｉｄｅｉｎｊｕｒｙａｎｄｏｔｈｅｒｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｗｅｅｄｉｎｇａｌｓｏｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｏｉｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｐｒｏｍｏｔｅｃｒｏｐｓｇｒｏｗｔｈａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｐｌａｃｅｃｈｅｍｉｃａｌｗｅｅｄｉｎｇ．Ｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｐｒｏｍｏｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｗｅｅｄｉｎｇｈｉｇｈａｎｄｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｖｉｄｅｓｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｗｅｅｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｉｎｔｏｐａｄｄｙｆｉｅｌｄｗｅｅｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙ，ｄｒｙｆｉｅｌｄｗｅｅｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄｗｅｅｄｉｎｇｒｏｂｏｔｓｙｓｔｅｍ，ｅｘｐｌｏｒｅｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｎｄｓｕｇｇｅｓｔｓｔｏｂｕｉｌｄｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｗｅｅｄｉｎｇｉｄｅａｓｏｆ“ｍａｉｎｌｙｍｅｃｈａｎｉｃａｌｗｅｅｄｉｎｇ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ－ｃｈｅｍｉｃａｌｗｅｅｄｉｎｇｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ”ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｇｒｅｅｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ收稿日期：２０２３－０６－０７基金项目：江苏省农业科技自主创新资金［编号：ＣＸ（２２）３０９８］；江苏省现代农机装备与技术示范推广项目（编号：ＮＪ２０２２－０７）；扬州大学高端人才支持计划。
割草机产品设计分析工设0921 陈璐 06号一、定义：割草机是切割牧草作物的机械产品。
二、发展史：19世纪以前，人们手握长柄大镰刀来割草。
这是一种费力活，而且需要把草弄短的许多技能。
一个名叫托马斯·普拉克内特的英国工程师是第一个想出制造割草机的人。
他在1805年英国人普拉克内特发明了第一台收割谷物并可以切割杂草的机器，由人推动机器，通过齿轮传动带动旋刀割草，这就是割草机的雏形。
获得了第一台割草机的发明专利。
那是一台装有环形刀身的笨重机器，而且运转不很理想。
其他发明家看到普拉克内特的机器后，认为他们能够干得更好。
最成功的是埃温·巴丁。
他是一家纺织厂的工程师，从工厂的某一机械上获得了关于割草机机械结构的想法。
他在1830年制造的割草机取得了滚筒剪草机的专利，它已经非常类似于今天使用的那些机器。
1832年，兰塞姆斯农机公司开始批量生产滚筒式割草机。
1902年英国人伦敦恩斯制造了内燃机作动力的滚筒式割草机，其原理延用至今。
三、工作原理：总的来说割草机的工作原理是由二冲程汽油机然后通过离合器带动传动轴，再由传动轴在带动圆盘刀片。
切割器的工作原理和构造与谷物收获机械的切割器基本相同。
所用刀片有光刃和刻齿刃两种，一般采用光刃动刀片。
割刀传动装置也和谷物收割机类似，多采用偏置式曲柄连杆机构和摆环机构。
由于牧草生长密度大、含水率高，动刀的平均速度高于谷物收割机，一般为1.6～2.0米／秒。
切割器提升装置一般由液压系统操纵，提升迅速、方便，能保证切割器对复杂地面的适应性。
安全装置主要是保证传动装置和切割器的安全。
对作业速度较高的割草机，一般采用脱钩式安全装置。
当切割器阻力过大时，安全装置即自动脱钩,切割器向后摆动,同时切断切割器的动力。
有的割草机的割刀传动装置采用木制连杆或胶带传动方式，在超负荷时连杆折断或胶带打滑，以保护其他传动零部件和切割器不遭损坏。
挡草装置通常是装设在切割器两端或外端的挡草板，其作用是将割下的牧草向切割器中部推移一段距离，留出供下一行程拖拉机轮子通过的通道，避免或减少对已割牧草的碾压。
割草机产品设计分析工设0921 陈璐 06号一、定义：割草机是切割牧草作物的机械产品。
二、发展史：19世纪以前，人们手握长柄大镰刀来割草。
这是一种费力活，而且需要把草弄短的许多技能。
一个名叫托马斯·普拉克内特的英国工程师是第一个想出制造割草机的人。
他在1805年英国人普拉克内特发明了第一台收割谷物并可以切割杂草的机器，由人推动机器，通过齿轮传动带动旋刀割草，这就是割草机的雏形。
获得了第一台割草机的发明专利。
那是一台装有环形刀身的笨重机器，而且运转不很理想。
其他发明家看到普拉克内特的机器后，认为他们能够干得更好。
最成功的是埃温·巴丁。
他是一家纺织厂的工程师，从工厂的某一机械上获得了关于割草机机械结构的想法。
他在1830年制造的割草机取得了滚筒剪草机的专利，它已经非常类似于今天使用的那些机器。
1832年，兰塞姆斯农机公司开始批量生产滚筒式割草机。
1902年英国人伦敦恩斯制造了内燃机作动力的滚筒式割草机，其原理延用至今。
三、工作原理：总的来说割草机的工作原理是由二冲程汽油机然后通过离合器带动传动轴，再由传动轴在带动圆盘刀片。
切割器的工作原理和构造与谷物收获机械的切割器基本相同。
所用刀片有光刃和刻齿刃两种，一般采用光刃动刀片。
割刀传动装置也和谷物收割机类似，多采用偏置式曲柄连杆机构和摆环机构。
由于牧草生长密度大、含水率高，动刀的平均速度高于谷物收割机，一般为1.6～2.0米／秒。
切割器提升装置一般由液压系统操纵，提升迅速、方便，能保证切割器对复杂地面的适应性。
安全装置主要是保证传动装置和切割器的安全。
对作业速度较高的割草机，一般采用脱钩式安全装置。
当切割器阻力过大时，安全装置即自动脱钩,切割器向后摆动,同时切断切割器的动力。
有的割草机的割刀传动装置采用木制连杆或胶带传动方式，在超负荷时连杆折断或胶带打滑，以保护其他传动零部件和切割器不遭损坏。
挡草装置通常是装设在切割器两端或外端的挡草板，其作用是将割下的牧草向切割器中部推移一段距离，留出供下一行程拖拉机轮子通过的通道，避免或减少对已割牧草的碾压。
一种智能割草机器人系统设计作者：管程赵志科李松营常浩刘森黄昆来源：《科技风》2024年第04期摘要：该系统以微控制器为核心，采用OpenMV与超声波传感器相结合的方式实现导航与避障功能，通过陀螺仪实时检测地况平整度来调整刀具倾角，通过搭载的UWB模块与LORA模块实现路径规划与远程监控，并设计了整体机械结构及伸缩式刀具结构，为智能割草机器人提供了完整设计方案。
关键词：割草机器人；路径规划；远程监控中图分类号：TP242草坪在城市和景区绿化方面发挥着重要作用，然而随着草坪面积的不断增大，草坪的日常修剪成为一项繁重的工作。
为了减轻草坪修剪维护的成本，割草机器人应运而生［12］。
现有的割草机器人主要有轮式驱动和履带驱动两种方式。
履带式割草机人具有爬坡能力强，适应不同地况的优点，但自身重量偏重，对动力电池的要求较高。
轮式割草机器人具有驱动结构简单的优点，在现有的割草机器人中应用最为广泛。
割草路径规划是割草机器人智能化的重要特征。
现有的割草机器人主要借助超声波传感器、激光雷达、机器视觉、北斗导航等信息获取方式，并通过Dijkstra算法、A*算法、D*算法、人工势场法等路径规划算法实现最佳路径选择［34］。
近年来，随着人工智能和图像处理硬件性能的大幅提升，使得实时图像处理与控制决策成为可能，也使得YOLO等目标检测算法越来越多地应用于割草机器人的路径规划之中。
但是，这些割草机器人普遍存在智能化程度低，且仅能胜任平整草坪的修建工作，无法适应全天候、多种地况作业的修剪任务［5］。
特别是因缺乏智能路径选择算法，容易出现重复作业和遗漏未修剪的情况出现。
因此，迫切需要设计一种适应多种地况的新型智能割草机器人。
1系统总体设计本设计的智能割草机器人系统方案，如图1所示。
本设计的微控制选择STM32F407作为整个控制系统的核心，用于处理各个传感器获得的数据信息，并做出控制决策。
陀螺仪选用MPU6050，用于实时获取行进中机器人的位置姿态，根据运行姿态来调整割草刀具的倾斜角度。
割草机器人毕业设计【篇一：割草机器人自动避障系统设计】摘要自动避障系统是割草机器人关键模块之一，是割草机器人自主、安全行走前提。
本文首先对国内外市场上现存的智能割草机器人进行了介绍和比较，指出了现在智能割草机器人研制过程中需要注意的关键技术，并结合以往的成功经验和现在的实际需求，选择易于实验的小车结构。
stc89c52单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。
本课题以设计割草机器人自动避障为目的，采用stc89c52单片机作为控制核心，采用超声波传感器来检查路面上的障碍，来控制执行机构的自动避障，从而使执行机构完成左转、右转和后退的动作。
其中采用的技术主要有：（1）超声波传感器的有效应用，（2）显示器的使用，（3）通过编程来控制执行机构的运动。
关键词：stc89c52单片机，超声波传感器，执行机构，显示器abstractautomatic obstacle avoidance system is one of the key module robot mowers mowing robot, is independent, safe walking premise. this paper firstly introduced and compared to the domestic and foreign existing in the market of intelligent robot mowers, points out the key technologies in the development process of the intelligent robot mower now, combined with the successful experiences and actual demand now, select the vehicle structure is easy toexperiment.stc89c52scm is the macro crystal technology, the introduction of a new generation of high / low power / super anti-jamming mcu, the instruction code is fully compatible with traditional 8051 scm, 12 clock / machine cycle and 6 clock / machine cycle can be arbitrarily chosen. the design of automatic obstacle avoidance for robot mower, using stc89c52 micro-controller as control core, using ultrasonic sensors to check the road barriers, automatic obstacle avoidance control actuator, the actuator to complete the left, right and back action. the main technology:(1)the effective application ofultrasonic sensor.(2) the use of the monitor. (3)programmed to control the car.key words: stc89c52microcontroller, ultrasonic sensor, actuator , display目录中文摘要 ...................................................................................................... (i)abstract ............................................................................................ (ii)第一章绪论 ...................................................................................................... . (1)1.1选题背景及意义 (1)1.1.1自动割草机器人概述 (1)1.1.2自动割草机器人优点 (1)1.2割草机器人的发展简史及其研究现状 (2)1.2.1发展简史 ...................................................................................................... .. (2)1.2.2国外的研究现状 (2)1.2.3国内的研究现状 (3)1.3割草机器人自动避障系统 (3)第二章总体方案设计 (5)2.1主要研究内容 ...................................................................................................... .. (5)2.2具体方案介绍 ...................................................................................................... .. (5)第三章超声波测距 (7)3.1超声波测距设计思路 (7)3.1.1超声波测距原理 (7)3.1.2超声波测距方法 (7)3.1.3超声波模块的选择 (7)3.1.4显示器的选择 (8)第四章超声波模块的硬件结构设计 (9)4.1超声波模块电路设计 (9)4.1.1 超声波模块的特点 (9)4.1.2 超声波模块的工作原理 (9)4.1.3模块参数 ...................................................................................................... (10)4.1.4超声波时序图 (10)4.1.5超声波发送与接收 (11)4.2 stc89c52单片机功能及特点 (12)4.2.1 stc89c52单片机参数 (12)4.2.2 stc89c52单片机特性 (13)4.3.1 1602液晶屏的优点 (15)4.3.2 1602管脚定义 (15)4.3.3 1602操作时序 (16)第五章超声波测距模块软件设计 (18)5.1超声波测距算法设计 (18)5.2主程序流程 ...................................................................................................... . (18)5.2.1系统初始化程序 (18)5.2.2超声波启动程序 (19)5.2.3超声波计时程序 (19)5.2.4测距程序 ...................................................................................................... (20)5.3实验结果 ...................................................................................................... (20)第六章实验用执行机构硬件设计 (22)6.1执行机构底盘 ...................................................................................................... (22)6.2执行机构驱动模块 (22)6.2.1 l298n驱动模块说明 (22)6.2.2 l298n参数 (23)6.3 sg90舵机 ...................................................................................................... (24)6.3.1什么是舵机 (24)6.3.2舵机工作原理 (24)6.3.3利用单片机实现舵机转角控制 (25)第七章执行机构软件设计 (26)7.1执行机构行走程序 (26)7.2舵机转动控制执行机构行走程序 ...................................................................... 27 结论 ...................................................................................................... ................... 30 致谢 ...................................................................................................... ................... 31 参考文献 ...................................................................................................... ......... 32 附录1超声波避障舵机转动编程 ................................................................. 33 附录2 电路原理图 (40)【篇二：机器人毕业设计】课程设计任务书（级）厦门工程技术学院（学校）应用电子技术专业设计题目跳舞机器人学生姓名连胜伟学号 1299151024指导教师李天恩教研室主任谢玉妹系主任谢玉妹起迄日期 2014年9月3号到20115年1月13号目录摘要------------------------------------------------------4引言------------------------------------------------------5任务书-----------------------------------------------------6第一章我国机器人技术的发展概况------------------------------------7第二章机器人的总体设计解剖1.1资料的收集与阐述-----------------------------------------71.2机器人工作原理简介1.总体设计剖------------------------------------------------82.伺服电机的剖析--------------------------------------------9第三章机器人总体设计综述 ---------------------------------121、1设计课题的阐述-----------------------------------------121、2单片机的选择-------------------------------------------121、3主控板部分简介-----------------------------------------12第四章机器人的总体设计方案与部分简介1、1设计方案-----------------------------------------------131、2各部分功能及原理简介-----------------------------------13第五章机器人的原理图设计、仿真及电路板制作1、1机器人的原理图设计-------------------------------------151、2电源部分-----------------------------------------------161、3稳压电源部分-------------------------------------------161、5接口电路部分-------------------------------------------171、6单片机最小系统和isp在线编程---------------------------181、9电路板制作---------------------------------------------18第六章机器人电路板的调试与结论1、1数据的采集电路和处理方法-------------------------------211、2机器人测脉宽程序---------------------------------------231.2送数据程序----------------------------------------------271、3调试结论-----------------------------------------------31第七章心得体会--------------------------------------------31附录：1元器件清单------------------------------------------------322 参考文献--------------------------------------------------32[摘要]设计题目跳舞机器人关键词：stc15w4k60s4；伺服电机，单片机；机器人。
本科毕业设计说明书题目: 智能割草机器人的研究院（部:机电学院专业: 机械工程及自动化班级:姓名:学号:指导教师:完成日期:2013年6月15日摘要本文首先对国内外市场上现存的智能割草机器人进行了介绍和比较，指出了现在智能割草机器人研制过程中需要注意的关键技术，并结合以往的成功经验和现在的实际需求，选择了结构易于实现的三轮车体结构。
根据智能割草机器人控制系统要求，确定了以AT89C51单片机为核心的智能割草机器人控制方案，将智能割草机器人的控制系统划分成了电机驱动单元、电机控制单元和传感单元等几个部分，最终确定了智能割草机器人的技术指标。
针对上述要求，进行了智能割草机器人机械本体的设计。
首先，根据相关的计算确定了所需驱动电机的参数，并以此为基础进行了电机选型。
然后根据选择的电机情况为智能割草机器人设计了驱动系统的减速机构。
最后，结合智能割草机器人的任务特点，为其设计了特制的割草机构。
控制系统是实现自动割草机器入自主执行割草任务的关键部分，根据具体的任务要求结合低成本的思想，确定了为电机控制和传感系统分别设置独立处理芯片的策略，控制系统首先对各个传感器件发送的环境信号进行预处理，再为智能割草机器人的运动控制反馈合适的环境信息。
然后电机控制单元结合发送的信号对智能割草机器人进行相应的运动调节。
关键词:智能割草机器人；移动机器人机械本体设计；电机控制；传感系统；割草机构Research and Development of Autonomous Robot Lawn MowerABSTRACTThis paper first introduces and compares existing mower robots，point out the key technologies and the successful experience for autonomous robot lawn mower development, chose a simple tricycle structure.According to the needs of autonomous robot lawn mower control system。
园林割草机器人设计分析摘要：当前，在草坪上进行割草作业的机器人技术正朝着智能化、高效化的方向发展。
因此，本文以园林机械割草机的产品设计与优化为切入点，根据园艺机产品系列中的机械割草机的技术现状和发展趋势，结合企业的实际研究工作；从整机设计、软硬件协同开发、测试认证等几个方面进行了阐述。
关键词：园林机具割草机器人产品设计1园林割草机器人概述机器人割草机是一种具有机电一体化集成、定时启动、自动返回基站充电、躲避障碍物、感知雨水等功能的智能化机器人[1]。
在技术方面，目前比较成熟的有Friendlymachine公司的 Robomow、Zucchetti型号产品，AL-KO公司的Robolinho产品, WORX公司的Landroid产品等。
从市场角度看，国外的园林企业都已经看到了机器人割草机的发展，并进行了相应的布局。
苏州宝时得公司WORX品牌的 Landroid M/L系列是国内知名的园林工具制造商，凭借出色的产品设计和良好的性价比，成为欧洲市场销量最高的产品。
南京苏美达公司的Yardforce系列产品，凭借其卓越的价格优势，在欧洲市场的销量逐渐上升。
2园林割草机器人整机设计在园林割草机器人整机设计中，需要确定除草电机参数、前后车轮布局、传感器选型布局、行走电机参数、除草刀布局等；通过对除草机行走路径、充电站参数布置、人机交互界面参数布置等方面的研究，可以实现单片机的选择、割草机器人硬件、软件的设计[2]。
当前市场上的园林割草机器人主要有两种形式。
图1中所示的是由Husgvarna的圆形刀盘驱动刀片。
图2是一种多齿的整体式刀片，它是Robomow 的代表。
本文倾向采用圆刀盘带动用刀片方案。
理由如下：（1）根据 EN 50636-2-107:2015第20102.的规定，使用多齿的整体刀片必需按照传统的割草机要求，护置必须低于刀片平面3 mm以上，该条款使得产品结构设计有一定的局限性；（2）整体式刀片的安全性不高，在草坪上进行切割时，会对草坪造成很大的划痕，同时也会造成割草机器人刃口的损伤。
