太阳能农用机器人之研制-国立勤益科技大学.PDF

太陽能農用機器人之研製 趙貴祥 張滄智 陳俊評 林書玄 國立勤益科技大學 電機工程系 chaokh@.tw { jackchan0210, max760905, angie0921127kimo }@.tw 摘要 2. 太陽能農用機器人之系統架構 本文之主要目的在於研製一太陽能農用除草 本文所提之太陽能農用機器人，其硬體架構圖 機器人。文中使用太陽能電池對農用機器人供電及 如圖 1所示，該系統包括：機器人、藍芽模組、 PIC 對電池充電，其太陽能電池使用 PIC18F8720微控 微控制器、太陽電池、最大功率追蹤 (MPPT)控制 制器來控制升壓型轉換器之脈寬調變(PWM)信 器、鎳氫充電電池、鎳氫電池充電電路及直流 / 直 號，使得太陽能電池能在任何天氣條件下隨時以最 流轉換器(DC / DC Converter) 等。 大功率輸出。至於機器人本身之操控則使用 PIC16F877A微控制器來進行控制，同時利用機器 人本體之彩色智能攝影機回傳監控畫面，並以回傳 之畫面與資料庫比對，進行圖形辨識進而拔除雜 草。而遠端監控則採用藍芽所構成之無線感測網路 系統，達成機器人行動之監控與操作。 關鍵詞 ：農用機器人、最大功率追蹤、太陽能電池、 圖 1. 太陽能農用機器人之硬體架構圖 微控制器。 2.1 機器人設備 1.研究動機與目的 機器人構成之設備有藍芽模組、紅外線感測 台灣以農立國，近年來因為工業化發展、城鄉 器、機械夾爪及彩色智能攝影機 [1] 。 貧富差異大等因素，使得許多農家子弟向外發展， 各項組件之功能敘述如下： 造成從事農業之人口不足，且有趨向老年化的現 象。而經由新聞報導中亦時有耳聞，農民在中午工 1. 藍芽模組：提供 Serial / Bluetooth的切換，其藉 作時中暑不支倒地等意外頻傳。若能以機器代替人 由藍芽傳輸可使機器人之動態連結到手機 力，不僅使得人力不足之問題得以解決，亦能減少 PDA或者電腦。 許多意外之發生。 2. 紅外線感測器：透過紅外線感應器，機器人便 能分析與整個環境的距離。 近年來，由於石油價格飆漲，能源問題逐漸受 3. 機械夾爪：當該機械爪上裝置有彈簧，使用者 到重視，綠色能源變成最流行之話題，其中又以太 便不需要為了物件大小，而去控制機械爪的開 陽能最受到人們的喜愛，此乃因其來源取得容易、 合程度。 安全性高且不會造成環境污染，但其缺點為能量不 4. 彩色智能攝影機：可做即時圖形辨認，使機器 易儲存，因此須藉由電力電子及電池儲能技術來儲 人擁有能夠觀察彩色圖形並辨別圖形的智慧。 存能量，以發揮太陽能之最大效能。 基於上述，本文研製一以太陽能供電之農用機 2.2 程式設計 器人，其具有巡視農田並辨識雜草及稻草之功能， 進而完成拔除雜草之動作。且透過藍芽模組所構成