面对日益恶化的沙漠化，我们设计了一款可以广泛推广应用的生态修复机械——智能铺草治沙机，该装置可以通过蓝牙模块操控的智能化，在沙地土地等各种环境下，将干草卷通过压轮的下压对折并将干草卷插入土里，同时留出一部分高于沙地，实现沙地与土地分割，防止沙漠面积扩大，同时突出的干草也能增加地表粗糙程度，截留水分，降低沙土飞扬，减小风速，减弱沙尘暴天气影响。

1.1环境背景

我国是世界上沙漠及沙漠化面积较大的国家之一,也是沙漠化灾害严重的国家,这给我国不少地区的工农业生产和人民生活带来了严重影响。荒漠化是重大的全球性环境问题,一直困扰着人类社会的生存和发展,而中国是受其危害最严重的国家之一。

根据第五次全国荒漠化和沙化检测报告,截至2014年我国荒漠化土地面积达261.16万平方公里,沙化土地面积172.12万平方公里,并且沙化面积以每年几万平方公里的速度还在继续扩大,因此为了更好维系我们的生态文明,治理沙漠刻不容缓。

习近平总书记指出：要正确处理好经济发展同生态环境保护的关系，牢固树立保护生态环境就是保护生产力、改善生态环境就是发展生产力的理念，更加自觉地推动绿色发展、循环发展、低碳发展。
   面对越来越严重的土地荒漠化问题，我们设计一种智能化铺草治沙机器人，进行治理土地荒漠化，代替传统人工治理方式，可提高治沙效率以及环境修复效果。

1.2治理背景

在治沙方法上,我国经过多年反复试验,摸索出铺设草方格和草皮可有效地实现防沙治沙的经验方法,这种方式把工程和生物治沙的优点相结合，快速地解决了沙害侵蚀和沙漠治理问题。这项技术首先在宁夏中卫沙坡头的铁路保护治沙工程中应用，取得了巨大的成果，被推广到内蒙、新疆等多个沙化严重的省份。铺设草方格技术是用麦草、稻草、芦苇等草料在沙漠中扎成方格，网状的草方格有效地降低了近地面风速，阻挡了风吹沙扬，同时还可涵养水分，然后在草方格中种植耐旱植被，达到治沙的目的。

1.3机械化治理前景

人工铺设草方格不但作业效率低下、劳动强度大、作业质量不稳定，且固沙作业成本比较高。我国甘肃、内蒙古、宁夏、新疆等地都已规划了防沙治沙任务，任务繁重、工程浩大，很显然人工作业完全不能满足高效、大面积地治沙任务。

人工在沙漠和沙地的恶劣条件下铺设草方格沙障具有很大的弊端，沙化治理速度远小于沙漠化的速度，劳动强度大，工作效率低。无法在人沙的较量中取得优势，科学引用现代化机械装备铺设草方格沙障的方式取代人工铺设方式，是在人沙较量中的合理选择，故着手研究草方格沙障铺设机具有重大意义。

因此，我们设计了一款可以广泛推广应用的智能铺草治沙机械装置，可以很好的解决以上的问题。

1.4项目实施的目的与研究意义

1.4.1项目实施目的

通过本项目的实施一方面可以实现锻炼学生团队的创新设计能力目的，另外一方面本项目设计一种新型智能铺草治沙机械装置通过蓝牙远程控制，在沙地实现草皮或草方格的铺设，从而实现防风沙。通过人为蓝牙控制和机器人的运行，可以实现土地沙漠化的机械化治理，提高治理效率。

1.4.2项目实施的研究意义

荒漠化是全球面临的重大生态问题。我国是世界上荒漠化面积最大、受影响人口最多、风沙危害最重的国家。习近平总书记高度重视荒漠化防治工作，将防治荒漠化作为一项重要战略任务加以推进。智能铺草治沙机械装置的构想是针对此情况而提出的，一方面通过人为蓝牙控制和机械装置的运行，可以代替工作人员在恶劣环境下完成固沙任务，实现人身安全保障；另一方面其在土地绿化的同时进行防风固沙，减少沙土流失和风沙带来的经济损失和环境灾害，具有一定的现实意义。

1.5市场应用前景

我国的水资源分布不均，西北地区沙漠化严重，同时风力大，沙尘暴天气多发，沙漠公路容易被沙土所掩埋，尽快固沙降低风速同时治理沙漠化迫在眉睫，所以我们设计了一款成本低，效率高，灵活小巧，便于维修，智能化，自动化程度高的机械装置，此外一机两用的特点也能让它在各种用途方面都发挥作用。很好的智能化，自动化使它的操作难度大为降低，应用价值良好。

目前市场上同类产品较少，且大多都为大型机械车。而本产品拥有体积小，行动灵活的特点，且能在相对恶劣的环境下工作，给操作人员的安全带来了一定的保障。本产品智能化和自动化程度较高，这也为操作人员带来了方便。总体来说，本产品具有良好的市场前景，在同类型产品中具有较高的竞争力，因此具有广泛的推广和应用价值。

1.6创新之处

在各种固沙装置中，智能化铺草治沙装置实现了如下功能：

1.一机两用：实现铺草皮，插设干草卷的两种工作方式，机械用途广泛。
    2. 智能化、自动化：由于传统的铺草装置采用的摇杆、按键等操作方式，其操作 繁琐、不灵活等缺点，已不能满足于当今的智能服务要求，为了减轻人工负担，保证操作人员安全，我们为机器人配备了智能模块，其中包括运动控制器、蓝牙数据模块、远程 WIFI 控制及摄像头视觉模块等，实现自动避障和远程监控，更加智能化，提高效率。蓝牙模块和摄像头模块令操作要求降低，同时不需要人工近距离控制机器，实现远距离控制，一人操控多台机器，效率得到大大提升；
    3. 机械结构简单，成本低，零件定制率低，便于维修。
    4. 相比于传统的人工放置草皮且仅靠重力进行草皮铺设，本产品草皮从开卷系统到传送系统更加机械化。

5. 采用沙地轮（两驱）：为了克服普通轮式小车在水土流失地段上无法移动工作的缺陷并提高智能铺草治沙机械装置在运行过程中的平稳性，我们采用了沙地轮（两驱）。装有沙地轮的小车在沙地上行驶时使用低气压，提高小车行走所需要的牵引力。在温度较高的沙地上，采用较高的抗高温老化性能的胶料，保障小车的正常运行。底盘中设置有摄像头和警示灯， 以确保小车在行驶过程中安全避免障碍物。

1.7产品存在的问题及发展设想

随着科技不断地发展和自动化、智能化等大数据的深度学习，我们小组设计的智能铺草治沙机械装置仍然有很多需改善进步的地方，例如：该装置的外观与大小还有待完善；针对不同的沙土情况设置不同力度的压草滚轮;优化轮胎与底盘提高装置的稳定性，应用于多种的沙土路径；采用自动化控制，让工作人员远离危险的同时减少一定的高度集中力，避免因疲劳等造成一定危险等。

对于其发展，本小组做了以下设想：

  1.低价化：降低制造成本，提高使用精度，便于批量生产，投入我国的土地沙漠化治理事业，提高土地沙漠化治理效率。

2.智能化：增加更多高级功能及智能模块，降低恶劣环境对机器的影响，从而实现机械装置的自动化和智能化，确保装置在行走过程中安全进行，实现装置机械运动准确的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制，使其降低成本，节约能源，提高工作效率。

3.全面化：不单单用于治理土地沙漠化，还能用于安置土地勘测仪器， 在铺草治沙的同时帮助人们了解土质情况，便于根据勘测结果进行政策改善。