一、作品研究背景

随着智能化技术在智能家居领域的深度渗透，传统人工割草模式存在的效率低下、劳动强度大、安全性不足等问题日益凸显。当前，庭院维护需求持续增长，而劳动力成本上升与自动化生活理念普及形成双重驱动，推动割草设备向智能化、无人化升级。割草机器人凭借自主导航、路径规划、自动避障等核心技术，能够实现全天候、高精度的草坪养护，契合现代家庭对高效、便捷生活方式的追求。同时，在绿色环保政策引导下，低能耗、低噪音的智能割草设备成为市场热点，其研发与应用对提升家居智能化水平、推动园林养护产业升级具有重要现实意义。

二、作品应用场景（描述拟解决的核心问题）

1. 家庭场景：适配家庭庭院草坪维护，无需人工操作即可自主完成割草，满足现代家庭对高效、便捷园艺管理的需求，释放人力时间成本。

2. 小型公共场景：可用于学校操场、社区绿地等小型公共区域，提供经济高效的自动化草坪养护方案，降低公共区域绿化维护的人力投入与管理成本。

3. 拓展场景：基于模块化设计与可移植核心控制方案，其技术可延伸至智能清扫、巡检、灌溉等服务机器人领域，适配不同尺寸设备平台，扩大应用边界。

三、功能概述（阐述作品的主要功能、特色、核心优势）

1.主要功能

(1).自主割草作业；

(2).智能避障与路径规划；

(3).工作状态实时监测与显示；

(4).稳定供电与能耗管理；

(5).功能扩展兼容性；

(6).视觉识别功能。

2.特色

(1).自动化作业；

(2).精准定位与导航；

(3).智能避障 ；

(4).切割效果好；

(5).边界设置灵活。

3.核心优势

(1). 解放人力：全程自动化作业，无需人工操控，彻底摆脱重复繁琐的割草劳动。

(2). 高效精准：精准定位导航+自适应切割，草坪修剪均匀，作业效率远超人工。

(3). 智能便捷：支持APP远程控制，边界设置灵活，搭配自动充电，使用体验极佳。

(4). 安全可靠：多重避障保护+隐私安全认证，避免碰撞风险，守护庭院安全。

四、设计开发（系统方案、核心技术及创新创意等）

1.系统方案

割草机器人系统以“自主作业、精准控制、安全可靠”为核心，整合机械结构、感知导航、运动控制、动力管理四大模块，实现草坪养护的全流程自动化。

2. 核心技术

(1).自主割草作业：以STM32F103C8T6单片机为控制核心，配合电机精准控制模块，能替代传统人工完成草坪切割，无需人工全程操作，大幅降低人力成本与劳动强度，提升草坪维护效率。

(2).智能避障与路径规划：通过传感器接口接入避障、定位类传感器（如红外传感器），采集周围环境数据；搭配优化的传感器数据滤波与融合算法，可精准识别障碍物并规划合理路径，避免碰撞，确保在复杂庭院场景中稳定作业。

(3).工作状态实时监测与显示：依托OLED显示接口电路与驱动程序，能实时呈现机器人的关键工作状态，包括剩余电量、当前割草模式等信息，方便用户直观了解设备情况，便于操作与管理。

(4).稳定供电与能耗管理：电源模块涵盖电池充电、多规格电压转换电路，可根据各部件需求输出适配电压，保障系统稳定运行；同时通过电源管理程序优化供电效率，解决电池供电与电机干扰问题，提升设备续航能力与可靠性。

(5).功能扩展兼容性：硬件设计预留接口，支持后续升级视觉识别、APP远程控制等高级功能，且核心控制方案具备可移植性，能适配智能清扫、巡检、灌溉等其他服务机器人场景，拓展应用范围。

(6).视觉识别功能：以K230芯片为算力核心，构建割草机器人专属视觉识别系统，核心解决传统机器人“识别精度低、场景适应性弱”的痛点，实现草坪区域、障碍物及草坪高度的精准感知，为自主割草作业提供实时视觉决策依。

(7). 基于STM32的智能割草机割草追踪功能，核心是以STM32作为主控核心，通过接收GPS或差分GPS模块的定位数据，实时记录作业位置坐标并生成可视化轨迹，同时结合边界线（物理或虚拟）数据划分草坪区域，按螺旋、往复式等算法规划未割区域的行进路径；若遇电量不足或故障停机，STM32会存储最后作业位置，下次启动时自动调取记录并规划路径至断点续割，还能将已割百分比、剩余区域等状态实时反馈，从根本上避免漏割、重割，确保草坪全覆盖。

3.创新创意

(1).系统构架创新：构建以STM32F103C8T6为核心的高度集成化硬件平台，将电源管理、多传感器采集、OLED显示、电机驱动等模块深度整合，打破传统分散式设计局限，提升系统稳定性与运行效率。

(2).算法策略创新；针对传感器数据采用优化的滤波与融合策略，解决复杂环境下传感器数据干扰问题，大幅提升避障精度与响应速度，增强系统鲁棒性(抗干扰能力)。

(3).设计理念创新：引入模块化与可拓展性设计，硬件采用标准化接口，软件具备清晰程序架构，即降低开发与维护成本，又为后续集成视觉识别、APP远程控制等高级功能预留升级空间，兼备当前实用性与未开迭代性。

4.系统框图

五、应用前景

1.市场需求增长：全球草坪养护需求庞大，据统计全球约有2.5亿个庭院花园，欧美地区占比超过七成，且欧美家庭普遍有草坪养护习惯。同时，人工割草成本较高，如小型草坪全年人工除草成本高达900-1200美金，而锂电割草机年均成本仅为100美金，无边界割草机年均成本为156美金，割草机器人成本优势明显。此外，2025年上半年全球割草机器人出货234.3万台，同比大幅增长327.2%，成为智能家居清洁机器人中增速最快的品类。

2. 技术不断进步：导航避障技术不断升级，从RTK/UWB/3D激光雷达+2D视觉向RTK/3D激光雷达+2D+3D视觉发展，使机器人对复杂环境的感知和适应能力更强，能更精准地识别障碍物和规划路径。同时，锂电技术的进步将解决割草机器人续航难题，快速充电技术也会得到普及，此外，太阳能等清洁能源的应用也可能成为发展方向。

3.应用场景拓展：除了家庭庭院，割草机器人还可应用于高尔夫球场、公园、市政绿地等商业和市政场所。家庭用户注重智能化程度和易用性，商业和市政用户则对工作效率、耐用性和适应大面积复杂地形的能力有较高要求，割草机器人能满足不同用户的需求。

4.环保政策推动：欧美等地区对环保要求不断提高，一些州已限制汽油吹叶机的使用，燃油割草机的使用也可能受到限制，这将推动割草机器人等新能源园林机械的发展。锂电割草机器人具有清洁、低运行成本、无尾气异味等优势，符合环保趋势。