27、基于树莓派的水生态清洁机器人设计

基于树莓派的水生态清洁机器人设计

1. 引言

随着劳动力红利的减少和人们教育水平的提高，环卫清洁领域劳动力资源严重短缺。在人工智能飞速发展的当代，利用科技机器人替代繁重、重复和危险的劳动日益增多，但目前市场上针对水上停泊区域的清洁机器人产品却寥寥无几。为此，研发了一款基于OpenCV智能视觉传感器的户外清洁机器人，旨在实现户外人机协作的垃圾清洁功能。

2. 机器人系统方案设计

机器人采用履带式底盘结构，具有自由度多、抓地力强和越障能力强等特点。配备LN298n直流电机驱动模块，增加了履带式机器人的灵活性和机动性，使其能在海滩、河滩等湿地自由移动。

同时，在底盘前后端安装了水传感器，当机器人涉水到一定深度时，能进行自我检测并调整方向，远离水域。还配备了摄像头和超声波模块，实现一定程度的自我避障和防水保护，防止内部电路因接触水而损坏，具备良好的人机工作效率和安全保护能力。

机器人的垃圾清洁功能通过机械臂抓取垃圾并放入收集篮来实现。机械臂以舵机为主控单元，结合小车平台头部的视觉辅助。OpenCV智能视觉传感器可实现距离判断和物体识别的双重功能，更好地确保物体抓取工作的进行。

考虑到海滩清洁的距离需要通信传输，机器人采用Wi-Fi模块控制的传输方式，支持远距离信号控制。机器人移动时，实时工作画面和识别数据可在PC屏幕上处理和显示，实现“一对多”机器的高效工作模式。同时，操作员还可通过PC终端选择工作模式并监控机器人的工作状态。此外，机器人还配备了自动报警程序，遇到问题时能准确反馈并发出警报，有效提醒工作人员，降低维护频率。

移动底盘上的机器视觉模块OpenCV可实现头部左右360°和上下210°的灵活旋转