作品详情

大赛登录

大赛注册

当前位置：首页大赛首页 “漠境智耘”——仿生形态耦合AI决策的荒漠精准种植机器人系统

大赛简介

大赛作品

大赛动态

联系我们

联系人：王秀秀

电话：010 -66083178

网址：www.qxwq.org.cn　

地址：北京市西城区广安门

内广义街5号广益大厦

大赛作品详情

作品名称：“漠境智耘”——仿生形态耦合AI决策的荒漠精准种植机器人系统
学校名称：山东理工大学
参赛队伍：所以爱会消失对不队
队伍编号：212252
参赛学生：孔祥瑞王方怡
指导老师：刘春香
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
请在微信端进行投票。点此扫描二维码。

详细说明

摘要

本项目聚焦沙漠生态修复领域的自动化种植需求，以研发高效沙漠植树专用设备为目标，创新设计了一款“钻孔-植苗一体化沙漠植树车”。该设备整合创新型复合钻孔机构、精准自动送苗机构、沙漠自适应驱动机构及智能光能蓄能机构，并搭载STM32F103主控芯片、远距离LoRa无线传输模块与高精度北斗/GPS双模定位系统，实现沙漠环境下全流程自动化植树作业。实验验证表明，该设备在沙漠松软地形中运行稳定、可靠性高，核心创新点“钻植协同一体化钻头”可省略传统设备二次定位步骤，种植效率提升35%以上；同时设备采用模块化结构设计，整体尺寸优化为长620mm×宽310mm×高300mm，具备拆装便捷、维护成本低、工艺易量产的优势，有效推动沙漠植树从半机械化向全自动化升级，为大规模荒漠治理提供高效技术装备支撑。

关键词：沙漠植树，自动化设备，钻植一体化，双模定位，生态修复

项目概述

随着全球生态治理需求升级与智能装备技术迭代，机器人技术在农业及生态修复领域的应用逐步深化，智能化、高效化已成为荒漠治理装备的核心发展方向。在传统沙漠植树作业中，人工种植存在效率低（日均单人工种植不足200株）、劳动强度大、存活率受人为操作影响显著等问题；现有半机械化植树设备则需多步骤配合，存在二次定位精度差、对沙漠复杂地形适应性弱、能源补给困难等短板，难以满足大规模、高标准的荒漠绿化需求。在此背景下，仿生学设计理念与智能控制技术的融合，为突破沙漠植树装备技术瓶颈提供了关键路径，国内外科研机构均在积极探索适应极端环境的高效种植装备，推动荒漠治理装备向“无人化、一体化、低能耗”方向发展。

本作品为生态修复类智能机械装备，核心产品“钻孔-植苗一体化沙漠植树车”以高强度铝合金为主体框架，整体尺寸为长620mm×宽310mm×高300mm，重量控制在28kg以内，兼顾结构稳定性与沙漠地形通过性。设备核心由四大功能机构与一套智能控制系统构成：其一，创新型钻植协同机构，采用直流减速电机配合滚珠丝杠传动，驱动钻头实现“旋转钻孔-下降开瓣-植苗复位”连贯动作，通过机械限位环与离心式开合结构设计，确保钻头在钻孔阶段闭合（提升钻孔效率）、植苗阶段精准开瓣（避免损伤苗根）；其二，高精度自动送苗机构，采用同步带传动配合红外对射传感器，实现树苗（直径5-8mm、高度150-200mm）精准输送至导向管，送苗误差控制在±2mm内，且具备缺苗自动报警功能；其三，沙漠自适应驱动机构，搭载四驱电机配合防滑履带轮组，通过差速转向技术实现直线行驶与灵活转弯，在沙丘坡度≤15°的松软沙地中行驶平稳性提升40%；其四，智能光能蓄能机构，采用丝杠传动控制可折叠式单晶硅太阳能板（展开面积0.8㎡，光电转换效率≥22%），可根据光照角度自动调节仰角（0-60°），配合12V锂电池组实现能源循环利用，满足设备连续8小时作业需求，践行绿色低碳设计理念。

在控制系统方面，设备搭载STM32F103主控芯片，集成远距离LoRa无线传输模块（通信距离≥1km）与北斗/GPS双模定位系统（定位精度≤10m），可通过远程终端下达种植指令，自动规划作业路径，实时反馈设备位置、剩余电量及种植数量等信息，真正实现“无人值守、全流程自动化”种植。该设备主要应用于沙漠、戈壁等干旱地区的造林作业，可一次性完成“定位-钻孔-送苗-植苗-覆沙”全流程，相较于传统植树车省去二次放苗定位环节，单株种植时间缩短至15秒以内；同时模块化设计使设备维修更换部件时间减少50%，生产成本较同类型自动化设备降低20%，为大规模沙漠植树提供高效、经济、环保的技术解决方案，对推动荒漠治理产业化、智能化发展具有重要实践意义。