周田伟 葛纪 王辛伟 陈晓飞

一、行道树自动养护机器人设计

行道树自动养护机器人使用的控制器是Arduino控制板中的UNO系列，控制模块包括校准模块、超声波感知模块、喷涂模块、限位模块、遥控模块。

（一）智能校准系统

机器人的智能校准系统主要是由多自由度机械臂以及位于机械臂和机械爪上的测距系统构成。位于机身不同位置的测距模块将采集到的大量距离数据反馈到我们用于校准处理的控制器，得到树木相对于机器的空间位置和空间姿态，最后将有用的信息（如树木倾斜角）传递给主控芯片。主控芯片控制机械臂移动，保证树木与机械臂平行运动，从而达到最好的喷涂效果，应对复杂的工作环境。智能校准系统攻克了树木生长倾斜，以及在复杂路面上车身倾斜而导致喷涂效果不佳甚至无法喷涂的难题，提高了机器的工作适应性。

（二）驱动系统

履带式底盘的四条履带全部使用直流电机进行驱动，采用L298N驱动器对控制系统发出的方波信号进行放大，使其电流达到直流电机的启动值，然后通过改变方波信号的占空比实现对电机转速进行精准控制。

（三）超声波感知模块

机器的超声波感知体系是由五个超声波测距装置构成，分别安装在机械臂的上方与下方，以及机械爪的左右和后方。将采集到的距离数值通过融合算法进行计算，得出树木对于机器的空间位置和位姿，计算完成后将这些数值反馈给主控芯片，使其在控制机器喷涂过程中，树木始终位于机械爪的中央位置。……