作品展示

针对目前农业生产中除草装置小型化、智能化的需求，本项目采用图像识别技术，研发一种水田除草仿生智能机器人，包括除草机构、行走机构、机身和太阳能板4个部分。利用结构仿生学，将行走机构设计为仿鸭掌式高胎花水田充气轮，将除草机构设计为仿独角仙式水田行间除草轮，并利用DEM-FEM耦合方法对两种机构进行结构优化。机身装有连接电路和动力装置，连接除草和行走机构。通过单片机等对除草机构进行驱动，通过深度学习算法对前置摄像头拍摄的杂草和水稻进行识别，配合电路实现行走方向的控制，进而实现行间智能化除草功能。通过锂电池和太阳能板为机器人提供动力，实现四驱行走，由此使其在尽可能在消耗更少能源的情况下能完成相同质量的除草作业。

1、仿鸭掌外形曲线，设计了仿生水田轮，并利用DEM-FEM耦合方法进行结构优化，减少了轮胎胎纹下陷量，降低行走能耗，同时趾骨花纹保证了轮胎抓地力。 2、仿独角仙头角外形曲线，设计了仿生水田除草轮，并利用DEM-FEM耦合方法进行结构优化，增加结构强度，延长使用寿命，易入土，除草效果更加优良。 3、基于深度学习框架自主设计杂草识别算法，实现高精准度、高效率的无人化除草。

1、利用结构仿生原理，对鸭掌底部曲线分析，设计水田轮胎花纹，减小轮胎胎纹的下陷量，降低机器能耗。 2、利用结构仿生原理，对独角仙头角曲线分析，设计除草轮爪齿，达到强度更高，易入土的目的。 3、基于有限元和离散元耦合，对上述两种机构进行仿真模拟分析，并实现结构优化。

1、仿生水田轮有效减少轮胎行走时胎纹下陷量，并减少沾泥量，从而降低机器人能耗，节省能源，同时减少对水田土壤的破坏。 2、仿生除草轮能增加机构强度，减少变形，延长机械使用寿命。易入土，自动抖土，降低除草能耗。 3、机器人搭载智能控制系统，自动识别杂草，降低劳动成本，解放双手。机械除草代替化学除草，解决农药残留问题。 4、机器人采用电能加太阳能供能，无废气排放，低碳环保。

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