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基于STM32微控制器的沙漠植树车设计与实现.pdf
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1、14ELECTRONIC ENGINEERING&PRODUCT WORLD 2023.8$电子产品世界Design设计应用&Application嵌入式设计 基于STM32微控制器的沙漠植树车设计与实现Design and implementation of desert tree planting vehicle based on STM32 microcontroller马良辰1,崔传金1,胡俊国2(1.华北理工大学电气工程学院,河北唐山063210;2.华北理工大学机械工程学院,河北唐山063210)摘 要:为了阻止土地荒漠化扩散,优化传统种植方式,减少人力付出,实现沙漠中植树自动化精
2、准栽种。研发基于STM32微控制器的沙漠植树车。在使用STM32微控制器的同时,配合云端、esp8266无线传输模块,使其能够实现远程操作,在恶劣的沙漠环境下对树苗等杆状植物进行种植。能够实现打孔、植树、灌溉、掩埋等系列性操作,极大地提高植树的效率以及树苗的成活率。关键词:STM32;植树车;荒漠化;精准栽种中国拥有广阔的沙漠、戈壁以及荒漠化土地,三者合计面积为 3.96106 km2,占据国土面积的 41.3%,同时人类对资源的开发活动,产生了许多的生态问题,加剧了土地荒漠化。现如今生态保护、绿色发展成为新的时代口号,关于推动城乡建设绿色发展的意见,更是促进了更多的人和企业参与到了环境保护型
3、发展领域当中1。在城乡绿色发展的同时,我们的目光也关注到了偏远的沙漠地区,在这些荒凉的大戈壁上,绿色发展更显得尤为重要。关于加快推进生态文明建设的意见鼓励着我们投身于生态文明建设的发展,对于荒漠而栽种绿色植被是抵御它最有效措施2。但是,荒漠化地区植树成本高,成活率低,无法实现短时间大规模精准化种植,且国内现有植树车结构较为简单,操作复杂,环境适应能力差,针对以上问题我们设计了一款应用于土地荒漠化,使用方便、高效率的沙漠植树车。1 概述对于当前荒漠地区植树难,耗费大,无法精准种植等问题,本文所介绍的沙漠植树车使用 STM32F103 微控制器作为主控,配合 esp8266 无线模块将运动数据传输
4、到上位机,远程控制直流电机、步进电机等实现植树车运动和植树工作。因此可以极大的减少人力投入,并能快速、准确的完成沙漠的植树工作。在保护环境的同时,积极的响应国家号召,保护生态环境,实现绿水青山就是金山银山的总体目标。2 植树车系统设计与实现2.1 机械结构设计2.1.1 沙漠植树车整体结构植树车借鉴越野车框架,能够实现在沙漠环境下的稳定行走,因此也保证了种植的精准度,实现树苗高种植率的目标。除此之外,植树车机械结构还集结了钻孔机构、送苗机构、灌溉机构、掩埋机构、运动驱动机构,保证植树机结构稳固,实现沙漠植树功能一体化,其主要结构见图 1。图1 沙漠植树机 2023.8电子产品世界设计应用Des
5、ign&Application嵌入式设计2.1.2 空心钻头打孔机构图2 打孔新型空心钻头图3 钻头移动装置空心钻头设计成螺旋结构,钻头底部设计成锥形空心结构,如图 2 所示。一方面便于给地面更大压强,加速打洞,另一方面便于高压水枪进行注水操作,两者同时工作出土效率更高打洞更快。空心钻头顶部具有齿轮结构,目的是与另一齿轮啮合,在电机的带动下,实现钻头旋转这一运动。移动装置主要由丝杆电机组成,如图 3 所示。左右两个电机的带动下,使空心钻头可以准确垂直的钻向沙土中,电机设计成左右两个,既加大了钻头向下的钻的力度,又实现了限位的功能。空心钻头的设计,使得植树机在钻孔过程中与注水结合为一体,树苗栽种
6、的同时完成灌溉,减少表层水分的蒸发,提高了树苗的成活率。实现种植效率的最大化并且保证了更高的精确性、稳定性、安全性、环境适应性,进一步阻止了土地荒漠化的扩散。2.1.3 送苗机构图4 分苗器图5 分苗滚筒该机构主要由树苗分苗器、分苗滚筒组成,如图 4、图 5。树苗分苗滚筒由步进电机控制,转筒表面为凹槽设计,保障杆状的植物可进入凹槽装置,之后滚筒旋转,当树苗被携带到与树苗暂存盘成 60 时,树苗滑进至分苗器,完成分苗;之后分苗器在伺服电机的带动下,进行旋转倾斜,倾斜至 75 时树苗滑进至空心钻头内部,掉落至空洞中,自此完成树苗分苗、正位等操作。2.1.4 覆土掩埋装置掩埋装置主要由掩埋轮组成,如
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