终检申请已提交 创新训练 460机械工程 机器人未定级

研究主题 1.项目研究主题的背景分析 中国是世界上荒漠化面积大、分布广、受荒漠化危害最严重的国家之一。目前，我国仍有27%的国土面积属于荒漠化地区，每年因荒漠化造成的直接经济损失高达1200亿元，全国有近亿人口常年受荒漠化影响，谈起沙尘暴人人色变。所以我国十分重视对荒漠治理和生态林、防风林的建设。国家林业局和中国建设银行就曾签署《全面战略合作暨林业产业发展投资基金合作协议》，按照“政策导向、市场运作、科学决策、风险可控”的原则，国家林业局和中国建设银行共同发起全国林业产业投资基金，基金总规模1000亿元，用于全国林业产业发展，国家林业局负责为基金提供政策指导、组织项目申报、建立项目库、开展专业咨询、协调有关政府部门及企业做好项目组织、实施、运营、管理，在依法合规条件下，对林业产业基金投资项目予以扶持。 荒漠治理的关键是防风固沙，保护已有植被，并且在沙漠地区有计划地栽培沙生植物，造固沙林。一般是在沙丘迎风坡上种植低矮的灌木或草本植物，固住松散的沙粒，在背风坡的低洼地上种植高大的树木，阻止沙丘移动。以生物措施和工程措施相结合的治理办法最为有效。生物措施即是在沙漠周边及沙漠化严重地区选择适生乔灌木或草本植物营造防风林，逐渐恢复和重建植被。所以植被的构建是荒漠治理的重中之重。 所以如何提高荒漠中植被的存活率便是本次项目的主题。 在黑龙江林口林业局的对旱区幼苗的灌水实验研究中，得出通过对旱区植树造林限量灌水试验进行观察和分析， 可以发现旱区当前旱季气候条件以及土壤特质都与旱区植树造林中幼苗的成活率和声场状态有着重要的影响，尤其是旱区土壤表层水分较少，一定程度上加速了植树造林过程中幼苗向下扎根，以便汲取更多水分而得以成活，这就有效的促进了幼苗根系的生长，在提高植树造林总体效果方面具有重要的意义。 也就是说，幼苗生长过程中限量灌水是非常必要的，并不是说长期保持土壤湿润状态就易于幼苗的成活，幼苗的根系发育需要限量灌水来提供可靠的保证。 2.用户分析、需求分析、同类竞品分析 由上述背景分析可知，幼苗想要茁壮成长，需要科学严谨的定量灌溉。同时北京林业大学曹世雄教授 2011 年发表在国际著名地学期刊 Earth-Science Reviews上的论文曾提到当原生的草地被外来的乔木或者灌木所替代的时，这些植物的根会生长到更深的地方使用当地大量的地下水，这导致了地下水水平面的下降，土壤4 / 20水含量的降低，使原生的草本植物更加难以利用水分，从而造成原生草本植物的死亡。同时乔木或灌木还增加了这个地区的蒸散发，更加剧这个地方的水分流失。所以更加科学有效的种植浇灌方式对于干旱或者沙漠地区的环境改善问题是十分重要的。同时，荒漠种植地区和防护林地区地形复杂，大多数情况下里水源较远，如何将水源运输过去也是一个重要问题。 而灌溉机器完美的解决了上述问题。灌溉机器人具有四轮驱动底盘，可以在大多数复杂路径上行驶。其随身携带存水设备，可最大程度的减少水分在路径上的散失。同时，根据其内部程序的设计，其可以识别不同地区种植什么植被，并自己分析设计路线，灌溉间隔时间和灌溉量，保障灌溉区的生态环境的同时提高植被的存活率。 需要灌溉机器人的用户可以是防护林地区的工作人员，也可以是荒漠治理地区的工作人员。同时灌溉机器人也可以运用于园林灌溉，减少了大量水管的布置和水资源的浪费。 现在市场上也存在多种灌溉机器人，但其缺少对灌溉量的把握，同时不能在较为复杂的路径上工作，所以本产品在同类产品中还是具有较强的竞争力。 3.从创新性、可行性和实用性角度分析项目的目的和意义 本项目的目的是提高恶劣环境下植被存活率，其深层意义便是为我国的生态治理奉献出自己的一份微薄之力。 创新性上，不同于以往的大规模大量浇灌模式，本产品可以做到针对不同植被定量定时浇灌，并且可以远距离输送水资源，可以应对崎岖复杂的地形地势。 可行性上，随着人工智能和大数据的发展，机器智能化已不再是触不可及，随着项目代码的编写，烧录，使机器人具备初步智能执行指令并非难事。通过合理化，系统化的设计机械骨架，调试内部机电控制装置与电路，再加上已经设计好的程序，灌溉机器人便可正常运行。 实用性上，大多数荒漠，防护林所在地地势复杂，离水源较远，传图的水管传输花销太大，并不合理，具有自主运输，自主识别，自主浇灌的机器人就显得尤为重要且实用。