基于往复运动和路径规划的蓝光激光除草机构研制

来源：中国农机化学报杂志2025年第9期北京时间：

作者：颜浩, 谭彧, 马伟, 封煜亮, 田志伟

单位：（1. 中国农业大学工学院，北京市，100083； 2. 中国农业科学院都市农业研究所，成都市，610213）

摘要：针对传统除草机构运行效率低、作用空间范围有限等问题，提出并设计一种XY移动平台、机械臂与蓝光激光器结合的蓝光激光除草机构。首先，使用SolidWorks对除草机构建模，选用STM32F407为控制核心，分析并选用基于Sigmoid函数的S加减速曲线控制步进电机，对机械臂进行运动学分析；其次，依据机构控制方案，研究步进电机控制参数取值范围，并提出基于Dijkstra算法的机械臂运动轨迹；分别对机械臂运动和机械臂移动轨迹进行仿真，最后在实验室环境下，采用静态连续策略方法验证仿真与实际结果。结果表明，在仿真结果中，使用基于Dijkstra算法的预设点法相比于传统移动方式最高可节约27.0％的运行时间、减少15.5％的移动距离；在实验室环境下可有效节约28.1％的运行时间。研究结果为后续作物生长初期杂草较少或作物密度较大时激光除草的应用及田间试验提供理论支撑。

关键词：除草机构,蓝光激光,往复运动,机械臂,预设点,路径规划

基金资助：四川省科技计划重点研发项目（2022YFG0147）；国家成都农业科技中心成都地方财政专项资金项目（NASC2021KR02，NASC2021KR07）