全自动草坪修剪机器人＊

张骞晓，蒋庆明，陈志丁，李建伟

（天津职业技术师范大学，天津 300222）

随着城镇化建设的不断推进，城市发展越来越快，城市环境也愈发被重视，各地将城镇化建设作为政府的重要工作来抓，城市草坪覆盖率越来越高，导致园林绿化建设等项目的维护工作日益繁重[1]，如果都需要人工去维护，不免会消耗大量人力、物力，所以现在亟须一种全自动修剪机器人技术的研发与推广。

1 系统组成

全自动草坪修剪机器人，能够实现草坪区域的自主定位、自动修剪、自动充电、规避障碍物等功能，适用于城市绿地场合，如图1所示。设备利用GPS和惯性导航实现了室外高精准定位，可通过对草坪区域的设定实现自动定位、修剪，通过视觉检测对复杂地形进行识别，采用非接触式充电，保证户外充电的安全性。

图1 功能结构图

2 硬件组成

设备所需器件：轮毂电机4个，转速传感器和转角传感器各4个，摄像头2个，GPS模块，惯导模块，驱动除草刀片的电机，刀片。硬件系统结构图如图2所示。

图2 硬件系统结构图

1）驱动使用4 个轮毂电机实现了四轮差速行驶，保证了全地形的无差别行驶，也保证了机器人的安全。轮毂电机可将动力装置、传动装置和制动装置结合到轮毂内，简化机械结构，降低成本。同时轮毂电机可以通过左右车轮的不同转速甚至反转，实现类似履带式车辆的差动转向，大大缩短车辆的转弯半径，在特殊情况下几乎可以实现原地转向（不过此时对车辆转向机构和轮胎的磨损较大），对于特种车辆很有价值，对于全自动草坪修剪机器人来说也十分有用[2]。……