智能农药喷洒机器人总体方案设计范文.docx

智能农药喷洒机器人总体方案设计范文智能农药喷洒机器人总体方案设计范文 目前，我国农业经营方式仍旧是小规模的，没有形成规模化，且大局部农业工作方式都是纯手工作业随着我国经济进展进入新常态，打造智能化的现代农业是我国农业进展的必经之路物联网技术作为信息科技第三次产业革命的产物，其主要通过网络根据商定协议将传感器等多种硬件电路检测到的信息上传，从而实现信息的交换和传播，到达了良好的人机交互效果，在农业智能化建立中发挥了至关重要的作用在农业生产中，通过喷洒农药进展杀虫、杀菌，对保障和促进农作物的成长具有积极的成效和作用目前，我国大局部地区喷洒农药都是采纳手工作业的方式，人们通过自身的阅历和感知，依据农药说明书手工配兑农药的比例和喷洒剂量，存在农药配比浓度、喷洒剂量不均衡的现象，且手工作业存在掩盖范围小、工作效率低下、造成人力物力铺张以及农药对喷洒作业人员的身体安康存在肯定的危害等问题针对上述问题，本文设计一种基于物联网技术的智能农药喷洒机器人用户可以通过上位机远程监控农药喷洒机器人的实时作业状况，机器人也能够实时对上位机下发的指令做出反响。

机器人能够对工作环境进展实时检测，并将信息实时反应给上位机；机器人还能够携带肯定重量的农药，并依据事先设定好的比例进展混合，依据所规划的路径进展工作，能够开展大规模农作物的农药喷洒工作，且农药配比精确、喷洒匀称，也能够避开对农药喷洒人员的安康产生危害 1系统总体方案设计 本文设计的基于物联网技术的智能农药喷洒机器人，以单片机为主控核心，通过寻迹模块、电机驱动模块掌握机器人根据规划路径运动，通过按键模块和液晶显示模块设置农药混合比例，单片机依据按键模块设置的参数掌握抽水器对多种农药、清水进展混合；温湿度检测模块负责对工作环境进展监测，并通过无线模块传给上位机图1所示为系统总体原理框图 2系统电路设计与实现 2.1无线模块 无线模块负责与上位机间传输环境信息、远程发送指令等，其稳定性是打算上位机与下位机能否正常通信的关键本文选用JZ861-433M超小型无线数传模块，能够供应四个频道，而且有特地的设置程序，可以让用户随时变更相关参数[1-2]；其实行透亮传输方式，不需要用户进展程序的设计即可进展传输，且模块体积小，便利使用JZ861-433M无线数传模块是成对使用的，一块用于接收数据，另一块用于发送数据；单片机（终端设备）与无线数传模块之间采纳UART方式通信，其连接方式如图2所示。

2.2温湿度检测模块 在实施农药喷洒作业时，室外环境也是影响喷洒质量的关键因素，所以对喷洒现场环境实施监测也是必要的室外环境存在的不行控因素较多，在温湿度传感器的选型过程中需要重点考虑其牢靠性、稳定性、抗干扰性等特点本文选用具有体积小、功耗低、响应速度快、抗干扰力量强、传输距离远等优点的DHT11数字温湿度传感器[3]，单片机通过DHT11数字温湿度传感器的DATA串行数据接口进展通信[4-5]，能够实时猎取当前环境的温度和湿度信息 2.3电机驱动模块 由于单片机的输出电压、电流较小，无法驱动电机正常运行，且电机具有正转、反转、停顿的功能，所以需要电机驱动模块协作才能正常运行本文选用可以同时掌握2个电机动作的L298N电机驱动模块，其具有工作电压范围大的特点以及过热爱护、反应检测等功能单片机可以通过电平掌握其2个使能端和4个输入引脚，从而掌握对应电机的运动方式 2.4寻迹模块 本文的路径规划采纳红外传感器自反射原理寻迹的方式进展，红外寻迹具有对环境光线适应力量强、干扰小等特点寻迹模块通电后发出肯定频率的红外光，当遇到障碍物时，反射回来的信号经电路比拟放大处理后输出一个数字电平信号给单片机处理[6]。

图3所示为寻迹模块原理 3系统软件设计 单片机是掌握农药喷洒机器人正常运行的核心器件，其主要依靠程序接收或掌握其他模块工作，工作流程如图4所示按键模块用于设置农药、清水等试剂的混合比例，并在液晶显示屏显示其键值；同时，液晶显示屏用于实时显示温湿度信息将整个系统程序依据实现的功能按模块化思想分为按键程序、显示程序、温湿度读取及处理程序、寻迹掌握程序、抽水器掌握程序等 3.1按键程序 在按键程序中，所需的键值0至9编码、输入清零、确定、机器人搭载的4种试剂选择（采纳A、B、C、D四种模式），一共需要16颗按键，所以选用44矩阵键盘作为按键模块，采纳键值扫描的方式读取键值并显示将矩阵键盘的4根行线和4根列线分别与单片机的8个I/O口连接，假如矩阵键盘某一行线和某一列线对应的I/O口均检测到低电平信号，则说明该按键被按下[7] 3.2液晶显示程序 本系统选用1602液晶显示屏，液晶显示程序所需要进展的操作主要有四种[8]：读数据操作、写数据操作、写指令操作以及读状态操作这些操作的实现是通过RS存放器选择端、时序掌握端以及读写信号的掌握端进展时序掌握。

将这些时序操作写成对应的子程序，在使用时直接调用对应的子程序进展液晶的显示和掌握 3.3温湿度读取及处理程序 单片机与DHT11温湿度传感器之间的通信是一个低速-高速-低速模式的转换过程，DHT11温湿度传感器之间等待工作指令时处于低速模式，接收到工作指令时处于高速模式[9]在工作阶段，需要经过三个阶段，即发出响应信号、触发采集、读取数据单片机接收到的数据信息为40bit，即温度、湿度数据整数和小数局部以及校验和各占8bit[10] 3.4寻迹掌握程序 农药喷洒机器人依据预设的轨迹运动，需要将两对红外传感器模块分别安装于机器人的左侧和右侧，当左侧红外传感器模块检测输出低电平信号给单片机时，单片机对应I/O口输出掌握信号给电机驱动模块，掌握机器人右转；当右侧红外传感器模块检测输出低电平信号给单片机时，单片机对应I/O口输出掌握信号给电机驱动模块，掌握机器人左转；当两对红外传感器模块均输出高电平信号时，机器人前进在电机掌握机器人运动的过程中，机器人的速度较快，所以在单片机程序中通过输出PWM信号掌握机器人的运行速度 3.5抽水器掌握程序 抽水器掌握程序依据抽水器每秒抽取液体的速度v（单位为m3s）、按键模块输入某种配比试剂所需的量Q（单位为m3）来计算抽取时间t（单位为s），然后应用单片机内部的定时器定时抽取每种农药的量，从而到达配比效果，其计算公式为t=Q/v。

4结语 本文设计了一种基于物联网技术的智能农药喷洒机器人，用户可以通过上位机实时监测工作环境的温湿度信息；机器人能够携带肯定重量的农药，并依据事先设定好的比例进展混合，依据所规划的路径进展工作本设计实现了农药喷洒的自动掌握，不仅节约了人力物力，而且提高了农药喷洒作业的安全性Wk114.Cn 转载请注明 ) 。