【开发背景】：
近年来，固沙机械设备越来越多，但其主要还是依靠一些自动化程度不高的固沙机械来完成作业，如沙丘上水器、大苗移植机等。这些机械设备主要是由林业机械或农业机械改装来的，多数还处于初期研究阶段，因此只能适用于一些特定场合。同时现已有投入市场的固沙机械设备由于智能化程度较低，无法进行真正的机械化、模式化、智能化工作，完成大面积的固沙工作不现实。因此加速研究开发一系列智能化机械固沙设备已成为当今重要的课题。本项目针对恶劣环境下开展高效率、持续性、智能化作业的机械化程度较高的草方格铺装工作，设计一种草方格沙障铺装机器人，为我国的沙漠治理贡献力量。

【结构说明】：
本产品设计的插草结构为压草轮结构。铺设方向与牵引车的行进方向一致。因此，压草轮把草帘压入沙地并且随着牵引车一起运动来完成插草动作。草辊在支撑转轴助力下转动。经辅助滚筒助力并导向后引向压草轮。压草轮的压入深度由油缸控制。在非铺设草方格行进时将压草轮抬起。
【功能与使用说明】：
本结构采用转轴铺设结构。该结构由马达装置、支撑架、传动带、支撑转轴、辅助滚筒、车厢框架体组成。运行时草辊安装在支撑转轴上。按照设计，一次可以安装两卷草辊，从而铺设两道草帘。马达为支撑转轴转动提供动力，经过带传动系统，支撑转轴开始转动。草帘在支撑转轴上旋转形成草辊。草帘一头从两辅助滚筒中间引出车厢。辅助滚筒两端安装轴承，在草帘经过时可以实现自由转动。此时，辅助滚筒起着对草帘导向、减小草料输送时的阻力作用。草帘经辅助滚筒引出车厢后，整个输送草料动作就完成了。
【草方格铺设环境及技术要求】：
高温高热是沙漠化地区气象环境的主要特征，最高温度可以达到46摄氏度，最大温差可达80摄氏度.地表风俗较大，沙漠化土地地表松散，因此在受到风力作用时，地表沙土具有流动性。鉴于沙漠化地区独特的地理环境，对草方格铺设装置的性能与可靠性提出了较大要求。具体要求有：
1. 沙漠作业机械应具有比功率大，转弯灵活，爬坡性能好等特点。车架应具有悬架浮动性能，机械还应具有涉水和超越沼泽地的能力。
2.沙漠化地区松软的地表，要求铺设系统的行走装置有足够的抓地力。
3.沙漠化地区多风沙，对发动机的缸体有较大磨损，要求采用多级过滤系统，以保证系统的稳定运行。
4.必须保证动力系统有可靠的冷却系统，从而能够克服沙漠化地区极端的高温环境。
5.沙漠地区作业时间长，要保证系统在低温环境下能够正常运行。
6.最大可能地提高机械零件和电路设备的可靠性，最大程度降低装置的故障率。
为达到良好的防风固沙效果，对铺设的草方格提出以下技术要求：
1.沙障高度：根据风沙流的运动规律及特点，沙粒主要在近地面层内运动，而且绝大部分沙粒都集中在10cm以下，因此在一般情况下，沙障的高度在15-20cm。
2.沙障的方向：草方格沙障的设置方向应与主风向垂直，通常在沙丘迎风坡设置。
3.沙障的间距：沙障间距即相邻两条沙障之间的距离。该距离过大，防风固沙能力下降，沙障容易被风沙损坏。距离过小则会浪费大量人力、物力。因此，根据我国劳动人民的经验和防风固沙效果可知，草方格应该铺设成1m*1m大小。
为适应草方格的机器铺设，本文最终确定铺设的沙障采用1m*1m的正方格，材料是长度为60-90cm的麦草、稻草、芦苇或其他软杆草编织而成的草帘。埋入沙土里的深度为15-20cm，露出沙面的高度为15-25cm。
【原料草的处理】：
为了保证机械铺设草方格的效率及提高草方格的耐用能力，要将原料草在工厂里预先编织成草帘。草帘的厚度约为7mm,草帘的编织方法是用间隔为0.5m左右的两根紧固绳采用链式编织方法，在编织机器上完成。把编织好的草帘缠绕在筒状草辊芯上，从而形成草辊。每个草辊缠绕草帘100m，缠绕后草辊的直径大约为1.1m。
【软件部分】：
本产品所用到的Arduino UNO R3基于ATMega328的单板机拥有14个数字1/O引脚(其中的6个引脚可作为 PWM输出),6个模拟输入,1个16 MHz晶体振荡器,1个USB连接,1个电源插孔,1个ICSP接头,和1个复位键。它包含了组成微控制器的所有结构;同时,仅需要一条USB数据线连接至电脑,或者使用交直流转换适配器或电池即可启动。全系统兼容利用Arduino UNO官方原版驱动，全面兼容WIN732位系统、WIN764位系统、WIN8、WIN10系统,解决UNO板子在WIN7、WIN8系统上兼容性不好的问题。
【先进性】：
本作品自动化程度高，结构简单不易发生损坏，可以真正实现机械化、模式化、智能化工作。将破沙平沙压沙和草方格的铺设一体化，双段滚轮加快草方格单向的铺设，可抬升压轮减少对地面破坏，大大提高工作效率，能较好的完成大面积固沙的艰巨任务。【实用性】：
该设备可装载于拖拉机头、卡车头、越野车等有牵引力的动力装置上，具有良好的适配性。
【创新性】：
在不破坏环境的基础上，使其应用于沙漠基建、沙漠化防治。设备可以安装在有牵引力的装置、如卡车头，拖拉机上，该设备可将沙漠地面的摊平，再输送草料至地面，以及将草料以一定深度压入地面，完成草方格的均匀铺设；使用摊平机构可以很好地适配铺设车的底盘，连接方便可靠；草料输送工作机构采用滚轮，无需另加动力源；压轮机构用于将草料压入沙地中固沙。