伊利诺大学农业与生物工程系对机器感应视觉系统对某些植物的普遍特征的采集和计算中的应用进行了深入研究，该装置为3.7m和0.43m范围内各种各样的植物、石头、土壤等，且在0.24秒内喷洒，因此喷射函数以14km/h的速度出现，准确度高达91%。澳大利亚的科研机构开发了智能型的耕地应用机器，在田里作业期间，利用特别的传感器进行喷洒。所以能区分作物和杂草，发现非作物植物时，会释放相应的喷雾，这样的形式只适用于非作物植物，为一般药物成本的1/10，甚至还会是一个更小的比例。不仅节约了生产所带来的成本，而且减少了环境污染，通过机械视觉发现了非作物植物，再利用手臂进行物理作业，大幅度减少了化学除草剂的使用，有效地减少了环境污染。

  当今时代，农业生产随之加快速度进行发展，农业生产技术也急需提高需求，各种人工生产所获得的收益和成就早已不能够满足，在对除草机器人的研究中，机器人的运动学分析，机械结构设计和图像认识是关键技术。一直在改进除草方法，除草效率明显提高，中国农业生产才能力大大提高。

  通过使用自走式除草机器人这样的形式，除草农田的工作主要由机器人完成，高效，自动作业减少人们的麻烦。并且选择土地，正确使用除草剂，避免损伤农作物。与传统的喷雾剂试药方法相比，大幅度减少除草剂的容量，保护环境。

  视觉系统：通过机器人视觉完成机器人的智能控制，包括前方障碍的识别、杂草的识别等。

  控制系统：通过对驱动系统地控制，让执行系统依规定的要求工作，出错或出现故障时发出报警信号。

  一般步进电动机则大多数都用在开环控制管理系统，通常用于速度和位置精度要求不高。伺服电动机与步进输出力矩相对小，控制性好，可实现速度和位置控制更精确，适合中、小型设备。交、直伺服电动机一般在闭环控制管理系统中常见，步进电动机大多数都用在开环控制管理系统，通常用于速度与位置精度要求不高。交、直流电动机驱动需要加减速装置，输出力矩较大，但控制性能差，惯性较大，适用于大、中型或重型设备。

  本文以自走式除草机器人项目作为应用背景，对其机械结构可以进行了研究。全文共分为四章，每个章节的简介如下：

  第一章前言部分，主要介绍自走式除草机器人的研究现状和课题研究的目的及意义；

  第二章对整个自走式除草机器人的整机方案进行确认，包括传动系统，驱动系统等确认。

  而在农业生产活动中，杂草不仅是不可避免的，也是影响粮食产量的主体问题之一，杂草能够说是谷物的天敌。首先，杂草具有很强的生命力，在田地里争夺作物和多种生长所需的养分，降低农业生产效率。其次，杂草会产生多种病虫害，影响农作物的生长。我国受杂草灾害困扰的农地约为4300万公顷，每年减少我国粮食产量100亿千克。

  由于农业生产的加快速度进行发展，农业生产技术同时也急需发展，各种仅仅依靠人工的生产早已不能够满足需求。对于自走式除草机器人的研究，其中机器人机械臂的运动学分析和机器人机械臂的设计是更加关键的技术。由于机器人的出现，除草方法一直在改进，效率明显提升。随着我们国家对农业机器人的重视程度地提高，我国农业除草机器人的研究一定会取得重大突破，会使我国农业产能大大提高。

  农业机器人的发展，特别是除草机器人的发展，是从我国农业的高效产业化向更多的领域发展。展望未来的经济效果是不可估量的，农田的除草作业可以以自动机器为主，节约时间，自觉地减少人们过重的劳动。使用精准高效的除草剂可避免农作物受损。与旧的喷射方式相比，大幅度减少了除草剂等化学药品的使用，对环境也有积极的影响，从每个方面来看，我们拥有巨大的力量和发展空间，实现了农业现代化时代发展的目标，并使除草机器人更科学。

  到现在为止中国主要除草方式主要是人工除草和化学除草两种。人工除草主要是通过使用简单的农具或直接用人力拔草，效率极低，工作量大，大大消耗了农业生产中的劳动力，而化学除草是通过化学药物改变土质除草，农民在除草过程中大量的喷射方式除草。节约时间容易，但易引起环境污染和化学渣滓，危害人们的身体健康。另外，由于面积大的除草对杂草没有目标性，除草效率不高，需要反复进行。近几年来，中国第一产业劳动力一下子就下降。中国的人口基数虽大，但劳动力更多地分布在其他产业，中国人口老龄化问题使得农业生产所带来的成本逐步的提升，研究自走式除草器人具备极其重大意义。

  同时通过本课题，综合利用学生在毕业设计过程中所学的基础课程和专业课程，整合知识和技能会使我们的能力具现化。

  东北林业大学开发出了采果球机器人。解决了产能低、时间长、危险度高、对树木资源造成巨大危害的问题，中国农业大学研究了蔬菜自主嫁接机器人，完善了机器人蔬菜苗木的准确作业、迅速地捕捉和优质的嫁接对象，解决了蔬菜苗的柔软、脆弱、改善了生产不平衡等问题，机器人使用独特的嫁接方法，自行折叠，最高时速600株/小时，合格率95%以上，目前农业机器人研究的重点主要涉及几个维度。大致上可以分为，机器人的自动导航、有效目标的选择和定位、作业机械结构的设计，电子的重点大多分布在在图像信息的获取、作业计划和自主控制等方面，也可以笼统的称之为行走串联机器人，例如野外培养、野外信息采集机器人等；后者的研究大多分布在在实际操作模式区别和具体操作结构的设计与控制等，或是机械臂串联机器人，如果蔬摘取、成熟度检测、植物嫁接机器人等，它们互相配合，互相交融。根据农业活动的不同，他们有自己的侧重点。

  农业机械化、智能化也是国家农业发展的必然趋势。尤其是在2013年中央下发的文件中，现代化农业科学技术的发展乃是中国新农村建设中必不可少的重要部分，提出了对农业的新概念。而农业最重要的是利用现代先进的技术条件对自然进行减少，环境污染的破坏，其中除草机器人的研究不仅大幅度的降低了劳动的成本，而且对环境污染和人类健康的危害云的影响也会避免。另外农业机械化的水平也会从不一样的层次上代表一个国家的农业水平，农业机械化水平越高，农业生产效率就会越高。因此，农业机器人的研究不仅是对国利民的研究，而且非常同时也是对广阔市场的研究。

  驱动系统：为系统各部件提供动力，驱动其动力的装置，常用的是物理运动、液压传动、气压传动和传动。

  设备的驱动方式分别有和电动式、气动式和液压式气动式。下面分析和比较三种驱动方式。

  在我国工业科技持续不断的发展的过程中，工业科技对农业科学技术的发展同时也产生了巨大的影响，而农业机器人作为公共农业发展的共同产物而受到重视，2019年我国粮食总产量达到66384吨，同时由于我国人口基数大，中国的粮食消耗量也相当大。

  关Leabharlann Baidu词：自走式除草机器人，行路机构，视觉模块，运动仿真，三维建模

  本文设计的自走式除草机器人，总体由机器人行路机构、电源模块、切割杂草的机械手臂、视觉模块、无线功能模块等组成。该自走式除草机器人利用它的视觉处理模块自动移动到整体自动识别杂草处，有目的在进行除草作业的同时，还可通过其无线功能模块实现遥控除草作业，我的起草机构能够直接进行作业适应不一样的操作情况。该自走式除草机器人在正常工作状态下尺寸：600 mm×240 mm×240 mm，走路的速度：4 km/h，最长往返距离：100 m，最大单次活动面积：2000 。本文可以先确认一个机器人方案，完成核心部件的设计和计算，然后利用三维SOLIDWORKS完成自走式除草机机器人的三维模型，并导出二维工程图。

  （1）参照目前市面上大部分与自走式除草机器人产品有关数据，了解整个自走式除草机器人的整机系统的组成。

  （3）自走式除草机器人整机的设计与计算，并对其主要零部件进行设计和校核。