郭明+朱雨珂+李思全

去年暑假，科技活动小组的同学去宁乡县青龙寨生态养殖园考察，发现养殖场使用了一种新型环保养殖设施：利用发酵床内米糠锯末中的放线菌分解粪便来防止污染。

为提高发酵床的活性和效率，使粪便与米糠锯末等填料均匀混合，一般需要2至3天翻耕使其降温。传统的方式是采用人力、用钉耙翻耙，既费力耗时且效果不佳。为解决这些问题，我们研制了发酵养殖床服务机器人。

一、控制系统设计

以高性能、低功耗的cortexA8单片机构成主控系统，通过机器视觉、超声和电子鼻技术，实时检测发酵床粪便堆积图像、温湿度及功能菌活性，通过物联网遥控或全自动工作模式，准确寻找粪便源，按照“之”字形或“回”字形路线实施均匀疏散翻耕。

1.控制系统与单片机操作系统选择

由于控制器不仅控制电机，还要接收各种传感器数据，将数据发送至远程控制中心，同时接收远程机器人控制指令，因此要求其具有较高的速度，能运行Linux系统，采用先进的片内AMBA总线技术，进行多任务处理。控制系统框如图1。

2.主控板、内部总线与和传感器的设计

选用富士康A20主控板以满足单片机、各种传感器与接口以及整个系统运行的需要。

由于控制系统为“单主机-多从机”模式，因此采用使用最广的串行总线标准RS485。它可实现1km距离的传输，传输速率可达1Mbps；Modbus协议简单，软件编程较易实现，开发周期短。

传感器模块主要包括数字温湿度模块、超声波传感器模块（双模式）、微型无线高清监控、高效图像压缩技术及超低待机功耗的摄像头一体机模块。……