一、行道树自动养护机器人设计
　　行道树自动养护机器人使用的控制器是Arduino控制板中的UNO系列，控制模块包括校准模块、超声波感知模块、喷涂模块、限位模块、遥控模块。
　　（一）智能校准系统
　　机器人的智能校准系统主要是由多自由度机械臂以及位于机械臂和机械爪上的测距系统构成。位于机身不同位置的测距模块将采集到的大量距离数据反馈到我们用于校准处理的控制器，得到树木相对于机器的空间位置和空间姿态，最后将有用的信息（如树木倾斜角）传递给主控芯片。主控芯片控制机械臂移动，保证树木与机械臂平行运动，从而达到最好的喷涂效果，应对复杂的工作环境。智能校准系统攻克了树木生长倾斜，以及在复杂路面上车身倾斜而导致喷涂效果不佳甚至无法喷涂的难题，提高了机器的工作适应性。
　　（二）驱动系统
　　履带式底盘的四条履带全部使用直流电机进行驱动，采用L298N驱动器对控制系统发出的方波信号进行放大，使其电流达到直流电机的启动值，然后通过改变方波信号的占空比实现对电机转速进行精准控制。
　　（三）超声波感知模块
　　机器的超声波感知体系是由五个超声波测距装置构成，分别安装在机械臂的上方与下方，以及机械爪的左右和后方。将采集到的距离数值通过融合算法进行计算，得出树木对于机器的空间位置和位姿，计算完成后将这些数值反馈给主控芯片，使其在控制机器喷涂过程中，树木始终位于机械爪的中央位置。
　　（四）运动机构设计
　　运动模块选用了丝杆线性导轨滑台，确保了工作精度及升降效率，动力部分选用了57步进电机，保证了足够的升力。模块分控单片机通过给步进电机驱动器发送信号，控制滑台运动速度与上下运动次数。伸缩杆的伸缩我们通过继电器进行控制，模块分控单片机给继电器信号从而改变伸缩杆的电流方向来控制伸缩杆伸缩。
　　（五）远程遥控系统
　　蓝牙通讯是通过特定频率的电磁波实现单点或者多点的数据通讯方式，具有传输稳定，丢包率低，能耗低等优点，所以我们采用蓝牙通讯技术实现上位机与下位机的通讯，使得我们的工作人员可以远程启动与关闭机器，还可以在遇到突发状况或者需要在特殊通过特殊地形的时候可以进行人工干预，保证机器的安全运行。
　　 二、行道树自动养护机器人机械结构
　　（一）底盘结构
　　小车底盘采用了3mm铝合金材质，硬度和轻量化均达到了特定需求，同时加装了1020的铝型材作为车架，增强了整体车身载重能力。
　　（二）整体悬挂
　　为了使小车适用于多种地形，我们采用了坦克上扭杆式悬挂，通过金属结构的扭转运动，从而获得弹性力。小车的负重轮通过肘节与扭杆连接，当负重轮上下运动时，肘节把运动转换为扭转扭杆的运动，使扭杆的弹性力产生缓冲作用。
　　（三）机械爪与机械臂
　　机械爪是四个内半径10cm外半径13cm的半圆环组合而成，用舵机于齿轮控制张合。机械臂是由一个丝杆线性导轨滑台和两个伸缩杆组成，通过丝杆线性导轨滑台完成机械爪在Z轴上的位移，两个伸缩杆分别使机械爪在X，Y轴上进行运动。
　　（四）丝杆线性导轨滑台
　　丝杆线性导轨滑台由螺杆、螺母和滚珠等结构组成。它的作用是将旋转运动转化成直线运动，因为具有很小的摩擦阻力，所以可以在高负载的情况下完成高精度的直线运动。
　　 三、行道樹自动养护机器人工作原理与过程
　　步骤一，行道树自动养护机器人开始工作后，会根据原先设定好的程序进行路径规划，行进同时通过超声波模块进行障碍检测;
　　步骤二，在既定道路上运行的过程中，当超声波测距装置检测到物体时，机器停止前进，进行对物体的检测;
　　步骤三，检测到树木后，机器会展开机械臂环抱树木，同时喷洒装置上的超声波测距装置实时调控距离。在确定树木处于喷洒装置中心之后，打开喷洒装置，物料池中搅拌装置工作，均匀喷出涂料，机械臂由下至上自动运行;
　　步骤四，喷洒工作结束之后，水泵及搅拌装置停止工作，机械臂复位，机器继续前进，重复工作，直至使用者下达停止工作的指令。
　　 四、结语
　　本产品设计合理，操作简单，工作人员只需将机器带到工作地点，然后运行机器，即可对行道树进行自动喷白，智能化程度高并且速度快，节约了人力和时间，降低了石灰对人体的伤害。（作者单位：皖西学院 电气与光电工程学院）
　　基金项目：皖西学院校级质量工程一般项目（wxxy2018033），皖西学院校级自然科学重点项目（wxsk201904），国家级大学生创新创业项目（006040218070）。