泰山学院 山东省泰安市
摘要：随着城市的城市化程度越来越高，城市道路越来越多，大量种植植被的同时，落叶堆积比较严重，造成道路的堵塞以及环境的污染。就目前来说，落叶的处理方法有集中焚烧，这样的处理方式会造成空气污染，能源得不到有效利用，针对传统的清扫保洁设备就无法对落叶进行完美的清扫和收集，本项目尝试设计基于物联网技术及嵌入式智能控制技术的全自动落叶清扫打包机器人，可以自动寻找落叶堆积的位置，对落叶进行收集粉碎存储打包，然后进行定位标识，充分利用资源，具有无人化、高效、便捷的特点。
关键词 落叶堆积；物联网；嵌入式智能控制；收集；定位标识；
近年来，国家逐步加大对环境的保护力度，对环境的质量提出相应要求。随着社会的发展，环境质量对人们的生活、出行等等各个方面都产生了重大影响。种植树木成为保护环境必不可少的一部分，树木不仅可以净化空气、吸收二氧化碳和灰尘，而且树木根的存在可以固定土壤，防止水土流失，种植大量的树木，环境得到明显改善。但随着城市的城市化程度越来越高，我们的城市道路也越来越多，落叶堆积比较严重，道路的堵塞以及清扫保洁压力越来越大。就目前来说，清理落叶是一个大工程，那么落叶堆积该如何解决呢？收集之后怎样处理呢？如今智能技术发达的今天，我们尝试设计基于物联网技术及嵌入式智能控制技术的全自动落叶清扫打包机器人，该机器人可以实现全自动收集打包，自动寻找落叶堆积的位置，实现自动寻找、收集、粉碎、装袋、存储，将打包好的落叶进行定位标识，回收再利用。
一、项目简介
针对传统的清扫保洁设备就无法对落叶进行完美的清扫和收集，本项目尝试设计基于物联网技术及嵌入式智能控制技术的全自动落叶清扫打包机器人。该机器人是一个实现全自动收集打包系统，自动寻找落叶堆积的位置，实现自动寻找、收集、粉碎、装袋、存储等功能，并将打包好的落叶进行定位标识，回收再利用。充分利用有机资源，同时小车的位置可跟踪报警，利用太阳能进行发电加可拆卸蓄电池供电相结合，综合分析，具有无人化、高效、便捷的特点，对于构建节约型社会，起到一定的积极作用。
二、项目的研究状况
2.1研究目的
本项目采用物联网技术及嵌入式智能控制技术，实现全自动收集打包，关键是小车可以代替传统清扫设备并且在体积上做出来很大的改进，做出改进之后小车更加灵活，不仅可以减少人工、资金、时间的投入，同时绿化环境，操作更便捷简单，还能自动寻找落叶堆积的位置，粉碎，对粉碎的落叶进行装袋，定位，根据定位标识进行收集，回收再利用，充分利用有机资源，同时小车的位置可跟踪报警，利用太阳能发电、可拆卸蓄电池供电相结合。综合分析，不仅仅实现了全自动，环保，高效，便捷的目的，无需让环卫工人起早贪黑去打扫落叶，无需驾驶员开着传统的清扫落叶车去路边清扫，使之效率更高。
2.2研究内容
本项目计划采用物联网技术及嵌入式智能控制技术，对落叶清扫装置进行整体上的制作，使此小车达到全自动状态。
具体研究内容如下：
1）利用树叶的特征，使小车根据树叶的特征进行自动寻找，利用吸盘进行自动收集；
2）本装置对打包的落叶进行GPS定位标识，在进行一段距离的打包之后，利用定位进行收集；
3）本项目加入太阳能电池板，太阳能发电，利用机械原理使电池板会根据光线的强弱进行角度的转换，同时利用可拆卸锂蓄电池，这样的结合会增加此装置的续航能力；
4）加入总控台STM32，总控台可以控制所有的小车，利用GPS定位系统对小车进行定位，同时利用TFT液晶显示屏显示小车当前的位置；
5）利用蜂鸣器，加入报警装置，当遇到故障、原地静止不动无法正常工作的时候及时报警，同时利用NB-IOT模块及时发送信号给总控台，还可以达到防盗的效果。
2.3国内外发展状况
目前国内外在落叶清扫方面还属于起步初期，平时所用的清扫装置还存在许多弊端如下：
1）吸嘴离地间隙较低，大型落叶、树枝无法进入吸嘴内；
2）进入吸嘴的树枝卡在吸管里，导致树叶不能被吸进垃圾箱而堵住吸管；
3）环卫工人对落叶清扫时的劳动强度过大，而且无法对它进行完美的清扫；
4）传统的清扫设备比较庞大，而且不灵活；
5）供电设备比较传统单一；
城市的城市化程度越来越高，我们城市道路也越来越多，落叶堆积比较严重，会造成环境的污染，道路的堵塞，道路的清扫保洁压力会越来越大，此装置会减轻这样的状况，在收集落叶的同时路边的垃圾也进行了清理，本装置的工作效率可以达到平时一个清洁工人的5～10 倍，工作效率大大提高，减轻了清洁工人的劳动强度，是一种优质的环卫操作设备。对于构建节约型社会，起到一定的积极作用。
三、项目的实施情况
3.1技术路线：
1）通过算法设计和软件编程实现无人操作自动控制；
2）通过GPS定位系统对收集好的落叶及小车位置进行定位标识，同时加入GSM模块发送信息；
3）加入蜂鸣器，当小车遇到故障、原地静止不动无法正常工作的时候及时报警，把报警信号传输给总控台，利用NB-IOT模块将信号输送到总控台；
4）加入太阳能电池板实现太阳能供电，加入光敏电阻，当检测到光线暗的时候点亮示廓灯，使电池板的正面始终和光源接触面积达到最大，光能得到充分利用，利用可拆卸可充电蓄电池，这样的结合会增加此装置的续航能力；
5）小车行走的路线必须是提前规定好的，不要对交通造成不便 ；
6）加入直流电机使小车驱动起来；
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图1：硬件设计图
3.2解决的问题：
1）解决现有清扫设备操作不方便，体积比较庞大，无法实现全自动化的问题；
2）解决收集落叶最后的处理问题；
3）落叶形状大小不一 ，在吸盘中加入刀片，将落叶进行粉碎；
4）无需驾驶员，减少人工、资金、时间的投入，同时绿化环境；
3.3创新点
1）本项目在吸盘中加入刀片，将落叶进行粉碎，避免了堵住吸管现象的发生；
2）加入总控台，总控台会控制每一辆小车，无需驾驶员，使工作的强度降到最小;
3）本装置对打包的落叶进行定位标识，在进行一段距离的打包之后，利用定位进行收集，节约了时间，提高了效率；
3.4项目特色
1）加入太阳能电池板供电，而且利用机械原理使电池板会根据光线的强弱进行角度的转换，加入光敏电阻，当检测到光线暗的时候点亮示廓灯，使电池板的正面始终和光源接触面积达到最大，光能得到充分利用，同时当有行人、车辆撞到小车的时候也可以点亮示廓灯，利用可拆卸锂蓄电池（锂电池比较轻、携带方便，体积小），这样的结合会增加该装置的续航能力；
2）对该装置加入报警系统，当遇到故障、原地静止不动无法正常工作的时候及时报警，把报警信号传输给总控台，同时可以达到防盗的效果;
3）回收的碎树叶或树叶粉末可以再次利用。回收的落叶用黑色塑料袋进行打包，黑色塑料袋吸热而且可以很不好的隔绝空气，同时在打包之前可以适当加入菌种（酵母菌）尽快发酵完，也可以进行沼气发酵后再发电利用等。
参考文献
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【2】中联重科环境产业集团.小云说车第一期:中联环境落叶清扫神器
【3】娄菊红.王卓.王鹏.贺彪.董春雨.落叶打包及收集车的设计.科技创新与应用.2019,(6):92-93.
【4】李玉玺.张雪娇.行走式智能落叶清扫机器人的设计与分析.数码世界.2019,(1):11.