1. 选题背景

随着科学的发展和技术的成熟，机器人的发展越来越受到人们的关注，并且在很多领域已经应用了起来。但在农业领域，由于经济和技术上的特殊性，还处于实验室阶段，没有达到实用化。

日本是研究农业机器人最早的国家之一，早在20世纪70年代后期，随着工业机器人的发展，对农业机器人的研究工作逐渐启动，已研制出多种农业生产机器人，如嫁接机器人、扦插机器人、移栽机器人和采摘机器人等。

自1986年3月开始的国家863高科技发展规划将研究、开发智能机器人列入内容以来，我国加紧了实用型农业机器人的研究，中国农业大学率先在我国开展了蔬菜自动嫁接机器人技术，已实现了蔬菜幼苗嫁接的精确定位、快速抓取、良好切削我国自己的现代灌溉控制器的研制和使用尚处于起步阶段，因此，作为一个农业大国，中国研究开发自己的先进的低成本、使用维护方便、系统功能强且扩展容易的国产化数字式节水灌溉器是一项极有意义的工作。

2. 选题目的

农业生产是人类社会最古老的行业，是各行各业的基础，也是人类赖以生存的最重要的行业。从原来的传统农业向现代农业转变，由粗放经营到集约经营，必须要求农业科技必须有一个大的发展，进行一次新的农业技术革命。农业与工业、交通等行业相比仍然比较落后，农业灌溉技术尤其落后。

灌溉系统自动化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。传统的灌溉模式自动化程度极低，本上属粗放的人工操作，即便对于给定的量，在操作中也无法进行有效的控制，为了提高灌溉效率，缩短劳动时问和节约水资源，必须发展节水灌溉控制技术。

3. 选题意义

随着农业生产的规模化，多样化和精确化，劳动力不足的现象越来越明显，在这样的情况下，农林业机器人的诞生，可以让劳动生产力大大提升，也能解决劳动力不足的现实问题；利用农林业机器人喷灌农药，或是简单的进行水分的灌溉，能够很好的改善农业的生产环境，防止农药、化肥等人体的伤害；农林业机器人运作的精确性也大大提高了生产的质量，同时也提高了灌溉效率，缩短了劳动时间和大大节约了水资源。

1. 研究内容

（1）了解嵌入式系统的核心以及喷灌机器人的工作原理；

（2）研究喷灌机器人路径规划的分类，包括全局路径规划和局部路径规划；

（3）研究路径规划的各种方法，具体研究栅格法和人工势场法；

（4）喷灌机器人的巡线运动发现，实现喷灌机器人的初步自主导航。

2. 预期目标

（1）熟悉基于嵌入式系统的喷灌机器人的工作原理；

（2）熟悉路径规划的分类，以及各自研究的方法；

（3）了解路径规划中栅格法和人工势场法各自的优缺点；

（4）编程仿真实现喷灌机器人的初步自主导航。

1.研究方法

（1）文献研究法。通过著作、报刊、杂志、网络等各种渠道，了解实践的研究现状，吸收和借鉴先进的理念，深入挖掘课题理论的深厚底蕴，及时洞悉研究的最新情况，给课题实验与研究以有力的指导；

（2）比较分析法。对设计方案定期检测，及时进行数据分析，找出不足之处，以完善方案；

（3）经验总结法。采取总体规划，分步推进的实验策略，每个阶段有方案、有计划、有记录、有检测、有总结，定期进行定量和定性分析。最后汇总阶段成果和实验过程，形成自己的整体实验成果。

2.研究步骤

（1）查阅文献，获取清晰的研究思路，确定研究方向；

（2）了解研究内容的工作原理和发展趋势，查询仪器仪表的选择和规定方便的知识；

（3）查询单片机的相关知识，了解各单片机的管脚功能；

（4）整理文档，并且撰写论文。

[1] 张立彬, 计时鸣, 胥芳等. 农业机器人的主要应用领域和关键技术[J]. 浙江工业大学学报, 2002, 30(1),pp.36-41.

[2] 杨萍萍, 黄晓诗, 边晓蓉. 农业机器人的现状与未来发展趋势[J]. 时代农机, 2015, 42(7),pp.8-9.

[3] 贺晓龙, 朱克武. 自适应模糊控制在草坪灌溉机器人中的应用[J]. 农业网络信息, 2009(1),pp.28-30.

[4] 开思聪, 陶重犇, 孙云飞. 基于STM32控制的仓储搬运机器人[J],计算机系统应用，2016, 25(7),pp.49-54.

[5] 贺晓龙, 朱克武.草坪灌溉机器人定位技术的研究[J].自动化技术与应用，2009(4),pp.71-73.

[6] 陶重犇, 刘壮宇, 孙云飞. 基于嵌入式系统的搬运机器人设计与路径规划研究[J]. 计算机测量与控制, 24(8),pp.215-217.

[7] 张捍东，郑睿，岑豫皖. 移动机器人路径规划技术的现状与展望[J].系统仿真学报, 2005,17(2),pp.439-443 .

[10] 曲道奎，杜振军，徐殿国等. 移动机器人路径规划方法研究[J].机器人, 2008,30(2)，pp.97-106 .

（1）2017.01.09-2017.03.06 查阅资料，填写开题报告，完成外文资料的翻译；

（2）2017.03.07-2017.03.20 熟悉Matlab的仿真实验环境；

（3）2017.03.21-2017.03.31 研究喷灌机器人的工作原理及路径规划的分类和方法；

（4）2017.04.01-2017.04.30 编程仿真实现喷灌机器人的相关功能及用途；

（5）2017.05.01-2017.05.10 调整并完善设计，资料收集，撰写论文提纲；

（6）2017.05.11-2017.05.31 整理设计文档，撰写毕业论文，准备论文答辩。