摘要
随着我国生态文明建设理念的深入人心，园林绿化景观已成为城市生活的重要组成部分。城市草坪作为园林绿化基础元素，其覆盖面积逐年增加，对草坪的维护需求也相应上升。然而，目前国内草坪修剪维护主要依赖人工或人工辅助半自动化设备，存在工作枯燥重复、人力时间成本高的问题。大范围作业时效率较低，且对于景观图案的修剪难以保证精度和一致性。同时，国内自动化割草机市场占有量较低，技术相对不成熟，无法满足市场对高效、智能割草设备的需求。因此，研究和改进传统的割草机器人，设计一款高效、智能、低噪音的自动割草机器人具有重要的现实意义。
本文针对学校、小区等场所的草坪修剪需求，设计了一款自动割草机器人。首先，分析了割草机的工作要求及主要技术参数，确定了割幅尺寸、地形适应性、切割效果及安全要求等关键指标。接着，通过对比不同切割装置和行走装置的优缺点，选择了链条式切割装置与小型三角履带行走装置的组合方案，满足了高适应性和稳定性的设计要求。在控制系统设计方面，选用了STM32F103R6作为控制器，L298N作为电机驱动器，实现了对割草机器人行进、转向及割草功能的精确控制。最后，通过Proteus仿真软件对控制系统进行了仿真调试，验证了控制程序的正确性和可靠性。本文设计的自动割草机器人具有高效、稳定、智能的特点，为草坪修剪工作提供了新的解决方案。
关键词：割草机器人；植保机械；STM32；有限元仿真
目录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 国内外研究现状 2
1.3.1 国外研究现状 2
1.3.2 国内研究现状 4
1.4 本文主要研究内容 7
2 自动割草机的总体方案 8
2.1 自动割草机的工作要求 8
2.1.1 需求分析 8
2.1.2 主要技术参数 8
2.2 割草机器人的设计方案的提出 8
2.2.1 切割装置方案 9
2.2.2 行走装置方案 11
2.3 割草机器人设计方案的确定 12
2.3.1 切割装置的确定 12
2.3.2 行走装置的确定 13
2.3.3 工作流程图 14
2.4 自动割草机总体设计方案的确定 15
2.5 本章小结 17
3 割草机关键系统及零部件的设计 18
3.1 割草机电机的选择 18
3.2 自动割草机切割装置的设计 18
3.2.1 切割方式及刀型的设计 18
3.2.2 割草传动系统的设计 20
3.2.3 传动轴的设计 20
3.2.4 割草机构设计参数 21
3.3 自动割草机行走装置的设计 22
3.3.1 传动系统的设计 22
3.3.2 带传动的计算与校核 22
3.3.3 从动轴轴承的选型与设计 24
3.3.4 履带行走系统的设计 25
4 控制系统设计 27
4.1 控制功能要求 27
4.2 控制器选型 27
4.3 电机驱动器选型 28
4.4 控制电路设计 30
4.5控制流程 31
4.6控制代码编写 31
4.7控制系统仿真调试 33
4.7.1 仿真模型搭建 33
4.7.2 控制程序加载 34
4.7.3 功能仿真测试 34
4.7.4 仿真结果总结 35
5主要零件有限元分析 36
5.1切割装置的有限元分析 36
5.2行走装置的有限元分析 37
5.2.1 履带行走动力轴的有限元分析 37
5.2.2 履带轮的有限元分析 39
6技术经济性分析 41
6.1成本控制 41
6.2性能效益比 41
6.3长期维护成本 41
6.4市场潜力 41
7 结论 42
附录A 控制程序代码 45
说明书
CAD图纸
文件列表
