李思睿，梁家涵，史颖刚，刘 利

（西北农林科技大学机械与电子工程学院，陕西咸阳 712100）

0 引言

农业用水一直占我国总用水量的60%以上，灌溉水利用系数仅为0.53，用水效率低，但节水灌溉可节水80%以上。因此机器人竞赛开设节水灌溉机器人子项目，以学科竞赛为背景，模拟农业地形和施水目标，使学生独立完成作品设计，对比赛项目进行解决和拓展研究，提升学生专业素养[1]。

节水灌溉机器人通常由机器人进行单一作业。为了保证灌溉效率，要求机器人按实际干旱程度变量施水。本文设计的节水灌溉机器人采用无人机和机器人空地协同作业，使机械、电气和控制相结合，通过获取模拟干旱信息、灌溉对象位置和本体姿态数据，实现颜色识别传输、自主导航、目标识别、变量施水和自主调平，在按照所需施水量进行灌溉的同时，减少复杂环境对作业效果的影响，提高水利用率。最后，针对所设计的机器人进行实地调试和参赛，验证了其有效性。

1 节水灌溉机器人竞赛

节水灌溉机器人竞赛是中国机器人大赛农业机器人赛项的子项目，竞赛场地如图1 所示，比赛时，无人机从起点区自主起飞，在信息采集区域收集A 区、B 区、C 区、D区的干旱信息，经过信号处理后，分别将A 区的旱情信息和B 区、C 区、D 区的旱情信息，发送给A 区的渗灌控制系统和停在起始区的灌溉机器人，然后在降落点完成自主降落。A 区的渗灌控制系统接收到无人机发送的旱情信息后，根据不同旱情的需水量，控制渗灌系统完成灌溉。……