感知生长——桌面植物景观 DF创客社区

hnyzcj 发表于 2021-1-17 19:02:39

感知生长——桌面植物景观

【项目源起】去年DF社区举办了一场主题为“创客大作战暖冬行动”比赛，当时我从淘宝上购买了种子和种植盆，并利用掌控，制作了一个基于物联网的种植项目。今天，我们将对其进行改造，使其更微型化，智能化，既具备植物水培的功能，又能作为植物景观摆放在桌面上。项目展示如图1。
【项目展示】桌面植物景观系统具有三种工作模式：加速模式、景观模式、休息模式，如图2—4所示。

【功能简介】（1）智能水培：通过微环境控制系统采用无土栽培方式，集成模拟了植物生长所需要的阳光、空气、水和养分等自然环境，使种植不受天气和环境的影响，全年生长。该控制系统带有一个蠕动泵，加速模式下工作保持水体含氧量有效防止植物烂根。（2）分类模式：该控制系统可设定三种模式：加速模式、景观模式、休息模式。（3）空气流通：该系统带有风扇，加快空气流通,促进植物更好呼吸，为种植提供良好的植物生长环境。。（4）感知生长：使用HuskyLens视觉识别传感器对植物进行感知，当植物叶片出现增大，则触发拍照记录植物照片到TF卡中。
【硬件材料】
序号名称数量
1Arduino uno1
2IO 传感器扩展板 V7.11
3DHT11温湿度传感器1
4HuskyLens AI 视觉传感器1
5模拟角度传感器1
6RGBled灯带1
7130 直流电机风扇1
8蠕动泵1
97.4V锂电池及充电器1
【制作过程】
1.系统设计桌面植物景观系统有三种工作模式：加速模式、景观模式、休息模式。加速模式使用红光加速植物进行光和作用，促进植物生长，同时蠕动泵工作，加快营养液循环，防止植物烂根；景观模式使用彩灯达到一种点缀环境氛围的效果，可作为桌面摆件装饰环境；休息模式使用蓝光，促进植物根茎部发育，防止植物疯长、徒长。
2.结构设计本次作品结构设计涉及两部分，一部分是激光切割松木板和亚格利板，用作系统结构。另一部分是3D打印的自浇花的花盆和摆件，作为水培种植盆。框架结构设计，使用LaserMaker绘制结构图。3D打印的自浇花花盆从网上下载。
（1）框架结构件设计（松木板）
首先以3mm厚的松木板为原料，使用“快速造盒工具”，生成一个盒体。然后删除盒体底部，并对前后左右四面绘制出窗体，用于安装亚格利板，并绘制螺丝孔位。最后在盒体顶部，绘制主控及相关传感器安装孔位。具体设计如下图7所示。
（2）窗体设计（亚格利）以3mm亚格利板为原料，绘制下图所示的矩形（尺寸见模型文件），并定位螺丝孔，与图7的结构件能吻合安装。此部分需要切割两份。
3.电路连线
装置电路连接如图11所示。两个迷你巡线模块分别接D7,D8口，人体红外传感器接D2口，RGBLED接D10口，继电器接D12口。
4. 代码编写主程序如下图所示，模拟角度传感器接A3口读取的数值我们通过映射函数将其映射为0-125之间，对其定义区间休息（0-40），景观（40-80），加速（80以上），与之对应在主程序中，我们定义了加速模式、景观模式、休息模式三个函数以及感知植物生长的感知函数。感知生长函数，我们使用了哈士奇的物体追踪功能，先完成对植物的学习，而当植物生长叶片其宽度和高度超过我们设定的值时，屏幕出现“grow yes”提示，同时拍照记录植物生长过程。/*!
* MindPlus
* uno
*
*/
#include <DFRobot_DHT.h>
#include <DFRobot_NeoPixel.h>
#include <DFRobot_HuskyLens.h>
#include <DFRobot_Libraries.h>

// 动态变量
volatile float mind_n_M;
// 函数声明
void DF_JiaSuMoShi();
void DF_XiuXiMoShi();
void DF_JingGuanMoShi();
void DF_NO_PUMP();
void DF_pump();
void DF_GanZhiShengChang();
// 创建对象
DFRobot_HuskyLens huskylens;
DFRobot_NeoPixelneoPixel_4;
DFRobot_Servo360servo360_2;
DFRobot_DHT    dht11_5;

// 主程序开始
void setup() {
   servo360_2.attach(2);
   dht11_5.begin(5, DHT11);
   huskylens.beginI2CUntilSuccess();
   huskylens.writeAlgorithm(ALGORITHM_OBJECT_TRACKING);
   neoPixel_4.begin(4, 40);
   neoPixel_4.setBrightness(255);
   mind_n_M = 0;
}
void loop() {
   mind_n_M = (map(analogRead(A3), 0, 1023, 0, 125));
   huskylens.request();
   huskylens.writeOSD(String((String("temp:") + String(dht11_5.getTemperature()))), 200, 35);
   huskylens.writeOSD(String((String("humi:") + String(dht11_5.getHumidity()))), 200, 65);
   DF_JiaSuMoShi();
   DF_JingGuanMoShi();
   DF_XiuXiMoShi();
   DF_GanZhiShengChang();
}

// 自定义函数
void DF_JiaSuMoShi() {
   if ((80<mind_n_M)) {
            huskylens.writeOSD(String((String("mode:") + String("acce"))), 200, 95);
            neoPixel_4.setRangeColor(0, 40, 0xFF0000);
            DF_pump();
            digitalWrite(9, HIGH);
   }
}
void DF_XiuXiMoShi() {
   if ((mind_n_M<40)) {
            huskylens.writeOSD(String((String("mode:") + String("rest"))), 200, 95);
            DF_NO_PUMP();
            digitalWrite(9, LOW);
            neoPixel_4.setRangeColor(0, 40, 0x0000FF);
   }
}
void DF_JingGuanMoShi() {
   if (((mind_n_M<80) && (40<mind_n_M))) {
            huskylens.writeOSD(String((String("mode:") + String("land"))), 200, 95);
            DF_NO_PUMP();
            digitalWrite(9, LOW);
            neoPixel_4.showRainbow(0, 40, 1, 360);
            delay(200);
            neoPixel_4.rotate(1);
   }
}
void DF_NO_PUMP() {
   servo360_2.speed(0);
}
void DF_pump() {
   servo360_2.speed(100);
}
void DF_GanZhiShengChang() {
   if (huskylens.isLearned(1)) {
            if (huskylens.isAppear(1,HUSKYLENSResultBlock)) {
                     if (((120<huskylens.readBlockParameter(1).height) || (80<huskylens.readBlockParameter(1).width))) {
                           huskylens.writeOSD(String((String("grow") + String("yes"))), 200, 95);
                           huskylens.takePhotoToSDCard();
                           delay(500);
                     }
            }
   }
}

5.设备组装第一步：激光切割框架和窗体。第二步：拿出顶板，在主控、二哈、传感器位置上固定铜柱。
第三步：在顶板的背面粘贴灯带，如图18所示。
第四步：拿出温湿度传感器DH11安装在对应的铜柱上，如图19所示。
第五步：在顶板上安装Arduino Uno、二哈及模拟角度传感器，如图20所示，注意安装主控部分时，先将主控板与对应的支撑铜柱对齐，用螺母固定后，再叠加拓展板。
第六步：拿出窗体与框架结构，按照对应的孔位用螺丝固定，如下图21所示。
第七步：拿出蠕动泵，按如图22方式安装，注意将硅胶管，放置在内部。
第八步：将前后左右顶五片结构件进行组装，如图23所示。
第九步：本次使用的风扇模块本身无法合理的固定在顶板上。因此，我们使用激光切割加工出图24所示的三片木板，叠加后与风扇模块固定。再将此部分与顶板内部用502胶水粘贴，从而完成风扇模块的安装。
6.系统测试（1）系统加电对其进行测试，通过旋转模拟角度传感器，分别测试对应的加速模式mode:acce（如图25）、景观模式mode:land（如图26）、休息模式mode:rest（如图27）。

（2）感知生长：当植物叶片长大其宽度或高度超过我们设定的值时，会触发哈士奇拍照，并在哈士奇屏幕上出现提示信息。如图28所示。

7.改进与提升本次制作过程中，风扇的安装设计的比较粗糙，后续有待改进。另外作品内部的走线，虽然在安装时，尽量在铜柱上绕线，避免缠绕，但是在实施过程中还是出现了缠绕的情况。对于功能上，后续可以增加物联网的功能。

shzrzxlee 发表于 2021-1-17 19:26:20

保存在二哈的TF卡里吗？谢谢

rzyzzxw 发表于 2021-1-18 08:39:14

hnyzcj 发表于 2021-1-18 09:21:18

rzyzzxw 发表于 2021-1-18 08:39
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taifyx7986 发表于 2021-1-20 10:06:09

小含糊online 发表于 2021-5-15 23:28:47

二哈如何保持始终学习的状态呢？

hnyzcj 发表于 2021-5-16 05:36:00

小含糊online 发表于 2021-5-15 23:28
二哈如何保持始终学习的状态呢？

你可以强制它进入学习状态

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