作品名稱：基于STM32樹木噴涂機器人
學校名稱：煙臺大學
參賽隊伍：一切跟黨走隊
隊伍編號：201713
參賽學生：吳漫婷 劉佳美 王浩杰
指導老師：王鳳云
投票日期：2024年10月08日 00:00->2024年12月05日 15:00
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本團隊針對我國樹木管理相對國外落后，樹木涂白及肥料滴灌、農藥噴灑絕大多數依賴人工，耗時耗力，人工成本極高的難題，進行“林木護衛”智能護理機器人的產品設計。本產品可實現刷白-施肥-農藥噴灑等一體化操作，實現機器對人工的完全脫離，利用GPS和北斗跟蹤雙定位系統，建立數據庫，統計樹木位置，便于智能管理。并且配備智能噴涂模式，主要包括了自動尋跡、聲波感知、自動調節噴頭等功能，機器人通過分析數據庫中的樹木位置，自動判斷護理路徑，來達到降低損耗以及高效護理的目的，一次分析，永久記憶，解決后續二次護理及農藥肥料噴涂的定位問題。本產品對樹木種植大戶來說是一個可以代替人工，降低成本，提高效率的機器。
作品采用GPS和北斗雙定位系統、WIFI模塊、聯網數據庫以及智能測距。其中，GPS和北斗雙定位與WIFI模塊主要都是為實現遠程操作而制作，GPS和北斗雙定位系統可以通過遠程定位，準確把握樹木位置，避免遺漏或重復噴涂；聯網數據庫，可以在噴涂的同時收集樹木信息，并記錄在數據庫中；智能測距技術是通過傳感器，確認周圍樹木位置，規劃路線，避免發生碰撞以及把握更好的噴涂位置。通過關鍵技術的創新設計突破，實現全自動智能無人化管理，大大節省了人力，提高了生產效率，也能對樹木進行全面的信息收集和精確管理，采用履帶式行進方式極大提高了該產品的適用范圍，以及友好的人機交互界面，可輕松對機器的整體功能進行掌控，易于人們使用。
工作過程如下：
（1）首先打開電源總開關、控制器開關以及控制主機，利用物聯網模塊，將手機與機器人實現遠程網絡連接，將原料倒入物料箱，開啟攪拌開關并開始攪拌。提示完成后，手機操控開啟工作模式，有關感應器與攝像頭全部開啟，可調節太陽能板開始調節角度，追隨光源，將光能轉化為電能。利用手機，劃分噴涂區域，規劃好噴涂路線，本發明配備的紅外傳感器與單片機裝置可實現機器的自動循跡，同時配備超聲波傳感器，實現工作過程中的自動避障，開始噴涂。
（2）通過北斗定位器，實現對區域坐標的計算，完成對機器人的定位，同時，通過二自由度攝像頭云臺，實時觀察噴涂情況。機器人工作時，通過機器視覺攝像頭捕獲圖像，傳回數據至單片機，進行視覺分辨，區分背景后檢測物體邊緣，給出平面坐標位置，計算求得物體中心位置，并將坐標記錄至數據庫中，反饋到控制端。同時利用紅外防碰撞感應器測量距離輔助檢測，進一步小車控制六自由度機械臂調整位置,實現準確自動識別樹木，同時向控制主機傳遞信號，引導機器人至樹木前指定距離。
（3）當機器人前進至樹木前適當距離時，機器視覺識別模塊向控制主機傳遞信號，控制主機控制六自由度機械臂根據樹木尺寸自動噴涂，這時六自由度機械臂前端的毛刷與氣嘴會開啟，清理樹木表皮的蟲卵或死皮等，緊接著，通過控制六自由度機械臂，二自由度噴嘴云臺向樹干噴涂白劑，通過紅外測距感應器檢測距離，到達檢測位置后停止噴涂。本發明在涂料將要用盡或電池電量用盡時，會向手機控制端發送信息。
