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智能决策与多模态交互的植物养护系统 中等

头像 源启 2025.02.11 594 5

 

 

1. 作品概述

本作品是一个基于行空板的智能种植系统，旨在通过自动化技术实现植物的智能养护。系统结合了3D打印技术、传感器技术、运动控制技术、语音交互技术和实时数据显示功能，能够自动检测土壤湿度、环境温度、湿度、光线亮度以及储水罐水位，并通过屏幕实时显示这些数据。用户可以通过语音交互或屏幕信息了解植物状态，系统还能自动完成浇水任务，并通过拍照功能记录植物生长过程。

 

2. 系统组成

花盆模块：系统包含6个3D打印的花盆模型，每个花盆内嵌一个土壤湿度传感器，用于实时监测土壤湿度。

 

储水罐模块：3D打印的储水罐用于存放浇花用水，侧面安装了一个非接触式水位传感器，用于检测水位。当水位过低时，系统会通过语音报警提示用户加水。储水罐顶部安装了一个水泵电机和水管，用于向花盆供水。

 

运动控制模块：在两列花盆之间设计了一个基于螺杆的运动装置，装置上搭载了一个舵机，能够实现左右运动。通过电机带动螺杆和舵机，系统可以在6个花盆之间自由移动。运动装置的最前端安装了一个触碰传感器，用于实现浇水后的回位限制和位置初始化功能。确保每次浇花定位的精准移动。

 

语音交互模块：系统支持通过语音唤醒“小行”进行交互，用户可以通过语音指令控制浇水、拍摄照片、显示照片等功能。

 

环境监测模块：系统配备了环境温度传感器、环境湿度传感器和光线亮度传感器，用于实时监测植物生长环境。

 

显示模块：系统配备了一个屏幕，实时显示当前环境温度、环境湿度、光线亮度、1到6号花盆的土壤湿度以及储水罐的水位状态。

 

3. 功能描述

自动浇水功能：系统会实时监测每个花盆的土壤湿度。当检测到某个花盆的土壤湿度低于设定值时，运动装置会自动移动到该花盆的位置，启动水泵进行浇水，持续3秒钟。

 

语音控制功能：用户可以通过语音唤醒“小行”进行交互。例如，说出“小行你好，一号田浇水”，系统会自动移动到一号花盆的位置，启动水泵进行浇水。用户还可以通过语音指令让“小行”拍摄照片或显示照片，记录植物的生长变化。

 

水位报警功能：当储水罐的水位低于设定值时，系统会通过语音报警提示用户需要加水，确保系统正常运行。

 

 

精准运动功能：在螺杆运动装置的最前端安装了一个触碰传感器，用于实现浇水后的回位限制和运动装置的位置初始化功能。每次浇水完成后，运动装置会自动回位到初始位置，确保下一次运行的精准性。

 

环境监测与显示功能：系统实时监测环境温度、环境湿度、光线亮度、1到6号花盆的土壤湿度以及储水罐的水位状态，并通过屏幕直观显示。用户可以通过屏幕随时了解植物生长环境和系统状态。

 

拍照与记录功能：用户可以通过语音指令让“小行”拍摄照片，并显示在屏幕上，用于记录植物的生长变化。

 

4. 技术亮点

3D打印技术：花盆和储水罐均采用3D打印技术制作，结构轻便且美观，能够根据实际需求进行个性化设计。

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传感器技术：土壤湿度传感器、水位传感器、环境温度传感器、环境湿度传感器和光线亮度传感器的使用，使得系统能够全面监测植物生长环境和系统状态。

 

运动控制技术：基于螺杆的运动装置和舵机的结合，配合限位装置实现了系统在多个花盆之间的精准移动和定位。

 

语音交互技术：通过语音唤醒和指令识别，用户可以与系统进行自然交互，提升了系统的易用性和趣味性。

 

实时数据显示：通过屏幕实时显示环境数据和系统状态，用户可以直观了解植物生长情况和系统运行状态。

 

5. 应用场景

本作品适用于家庭、办公室、学校等场景，特别适合那些喜欢种植植物但缺乏时间或经验进行日常养护的用户。通过自动化浇水、环境监测和实时数据显示，用户可以轻松管理多个植物，同时通过语音交互和拍照功能，记录植物的生长过程，享受种植的乐趣。

 

6. 未来改进方向

远程控制：未来可以通过手机APP或网页端实现远程监控和控制，用户即使不在家也能随时了解植物的状态并进行浇水操作。

 

数据分析：系统可以记录土壤湿度、环境温度、湿度、光线亮度等数据，并通过数据分析为用户提供植物养护建议。

 

扩展功能：可以增加更多传感器（如CO₂传感器）或功能模块（如自动施肥），进一步优化植物的生长环境。

 

7. 总结

本作品通过创新的设计和技术的融合，实现了植物的智能化养护。它不仅解决了日常浇水的繁琐问题，还通过语音交互、实时数据显示和拍照功能，为用户提供了更加便捷、直观和有趣的种植体验。未来，随着技术的进一步升级，该系统将具备更多的功能和更广泛的应用场景。

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代码
/*!
 * MindPlus
 * esp32s3bit
 *
 */
#include "asr.h"
#include "unihiker_k10.h"
#include <Microbit_Motor.h>

// 动态变量
volatile float mind_n_XianShiZhaoPianZhuangTai;
// 函数声明
void DF__14();
void DF__25();
void DF__36();
void DF_KaiShiJiaoShui();
void DF_FanHui();
// 创建对象
UNIHIKER_K10   k10;
uint8_t        screen_dir=2;
ASR            asr;
Microbit_Motor motorbit;
AHT20          aht20;


// 主程序开始
void setup() {
	k10.begin();
	pinMode(P1, INPUT);
	Serial.begin(9600);
	pinMode(P0, INPUT);
	k10.initScreen(screen_dir);
	k10.initBgCamerImage();
	k10.setBgCamerImage(false);
	k10.creatCanvas();
	asr.asrInit(CONTINUOUS, CN_MODE, 9000);
	while(asr._asrState == 0){delay(100);}
	asr.setAsrSpeed(1);
	k10.initSDFile();
	k10.canvas->canvasClear();
	k10.setScreenBackground(0xFFFFFF);
	k10.canvas->canvasText("         智慧农业", 1, 0x0000FF);
	asr.addASRCommand(0+1, "yi hao tian jiao shui");
	asr.addASRCommand(1+1, "er hao tian jiao shui");
	asr.addASRCommand(2+1, "pai she zhao pian");
	asr.addASRCommand(3+1, "xian shi zhao pian");
	asr.addASRCommand(4+1, "san hao tian jiao shui");
	asr.addASRCommand(5+1, "si hao tian jiao shui");
	asr.addASRCommand(6+1, "wu hao tian jiao shui");
	asr.addASRCommand(7+1, "liu hao tian jiao shui");
	motorbit.servo(S8, 90);
	mind_n_XianShiZhaoPianZhuangTai = 0;
}
void loop() {
	Serial.println((digitalRead(P1)));
	if ((mind_n_XianShiZhaoPianZhuangTai==0)) {
		k10.canvas->canvasText((String("环境温度 ：") + String(aht20.getData(AHT20::eAHT20TempC))), 2, 0x0000FF);
		k10.canvas->canvasText((String("环境湿度 ：") + String(aht20.getData(AHT20::eAHT20HumiRH))), 3, 0x0000FF);
		k10.canvas->canvasText((String("光线强度 ：") + String(k10.readALS())), 4, 0x0000FF);
	}
	if (((digitalRead(P0))==1)) {
		k10.canvas->canvasText((String("储水罐状态：") + String("缺水")), 11, 0x0000FF);
		asr.speak("储水罐该加水了");
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(3000);
	}
	else {
		k10.canvas->canvasText((String("储水罐状态：") + String("充足")), 11, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
	}
	if (((digital_read(eP8))==1)) {
		k10.canvas->canvasText((String("一号田湿度：") + String("正常")), 5, 0x0000FF);
	}
	else {
		k10.canvas->canvasText((String("一号田湿度：") + String("缺水")), 5, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(3000);
		asr.speak("一号田缺水，正在进行自动浇灌");
		DF__14();
		motorbit.servo(S8, 0);
		DF_KaiShiJiaoShui();
		k10.canvas->canvasText((String("一号田湿度：") + String("正常")), 5, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(1000);
		DF_FanHui();
	}
	if (((digital_read(eP12))==1)) {
		k10.canvas->canvasText((String("二号田湿度：") + String("正常")), 6, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
	}
	else {
		k10.canvas->canvasText((String("二号田湿度：") + String("缺水")), 6, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(3000);
		asr.speak("二号田缺水，正在进行自动浇灌");
		DF__25();
		motorbit.servo(S8, 0);
		DF_KaiShiJiaoShui();
		k10.canvas->canvasText((String("二号田湿度：") + String("正常")), 6, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(1000);
		DF_FanHui();
	}
	if (((digitalRead(P1))==1)) {
		k10.canvas->canvasText((String("三号田湿度：") + String("正常")), 7, 0x0000FF);
	}
	else {
		k10.canvas->canvasText((String("三号田湿度：") + String("缺水")), 7, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(3000);
		asr.speak("三号田缺水，正在进行自动浇灌");
		DF__36();
		motorbit.servo(S8, 0);
		DF_KaiShiJiaoShui();
		k10.canvas->canvasText((String("三号田湿度：") + String("正常")), 7, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(1000);
		DF_FanHui();
	}
	if (((digital_read(eP14))==1)) {
		k10.canvas->canvasText((String("四号田湿度：") + String("正常")), 8, 0x0000FF);
	}
	else {
		k10.canvas->canvasText((String("四号田湿度：") + String("缺水")), 8, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(3000);
		asr.speak("四号田缺水，正在进行自动浇灌");
		DF__14();
		motorbit.servo(S8, 180);
		DF_KaiShiJiaoShui();
		k10.canvas->canvasText((String("四号田湿度：") + String("正常")), 8, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(1000);
		DF_FanHui();
	}
	if (((digital_read(eP15))==1)) {
		k10.canvas->canvasText((String("五号田湿度：") + String("正常")), 9, 0x0000FF);
	}
	else {
		k10.canvas->canvasText((String("五号田湿度：") + String("缺水")), 9, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(3000);
		asr.speak("五号田缺水，正在进行自动浇灌");
		DF__25();
		motorbit.servo(S8, 180);
		DF_KaiShiJiaoShui();
		k10.canvas->canvasText((String("五号田湿度：") + String("正常")), 9, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(1000);
		DF_FanHui();
	}
	if (((digital_read(eP13))==1)) {
		k10.canvas->canvasText((String("六号田湿度：") + String("正常")), 10, 0x0000FF);
	}
	else {
		k10.canvas->canvasText((String("六号田湿度：") + String("缺水")), 10, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(3000);
		asr.speak("六号田缺水，正在进行自动浇灌");
		DF__36();
		motorbit.servo(S8, 180);
		DF_KaiShiJiaoShui();
		k10.canvas->canvasText((String("六号田湿度：") + String("正常")), 10, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(1000);
		DF_FanHui();
	}
	k10.canvas->updateCanvas();
	if (asr.isDetectCmdID(0+1)) {
		asr.speak("收到");
		delay(1000);
		DF__14();
		motorbit.servo(S8, 0);
		DF_KaiShiJiaoShui();
		delay(1000);
		DF_FanHui();
	}
	if (asr.isDetectCmdID(1+1)) {
		asr.speak("收到");
		delay(1000);
		DF__25();
		motorbit.servo(S8, 0);
		DF_KaiShiJiaoShui();
		delay(1000);
		DF_FanHui();
	}
	if (asr.isDetectCmdID(2+1)) {
		asr.speak("收到");
		delay(1000);
		k10.photoSaveToTFCard("S:/photo.bmp");
		asr.speak("拍摄完成");
		delay(1000);
	}
	if (asr.isDetectCmdID(4+1)) {
		asr.speak("收到");
		delay(1000);
		DF__36();
		motorbit.servo(S8, 0);
		DF_KaiShiJiaoShui();
		delay(1000);
		DF_FanHui();
	}
	if (asr.isDetectCmdID(5+1)) {
		asr.speak("收到");
		delay(1000);
		DF__14();
		motorbit.servo(S8, 180);
		DF_KaiShiJiaoShui();
		delay(1000);
		DF_FanHui();
	}
	if (asr.isDetectCmdID(6+1)) {
		asr.speak("收到");
		delay(1000);
		DF__25();
		motorbit.servo(S8, 180);
		DF_KaiShiJiaoShui();
		delay(1000);
		DF_FanHui();
	}
	if (asr.isDetectCmdID(7+1)) {
		asr.speak("收到");
		delay(1000);
		DF__36();
		motorbit.servo(S8, 180);
		DF_KaiShiJiaoShui();
		delay(1000);
		DF_FanHui();
	}
	if (asr.isDetectCmdID(3+1)) {
		k10.canvas->canvasClear();
		asr.speak("好的");
		delay(1000);
		mind_n_XianShiZhaoPianZhuangTai = 1;
		k10.canvas->canvasDrawImage(0, 0, "S:/photo.bmp");
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(1000);
		k10.canvas->canvasText("3", 1, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(1000);
		k10.canvas->canvasText("2", 1, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		delay(1000);
		k10.canvas->canvasText("1", 1, 0x0000FF);
		k10.canvas->updateCanvas();
		k10.canvas->canvasClear();
		mind_n_XianShiZhaoPianZhuangTai = 0;
	}
	if ((((k10.isGesture(ScreenUp)) || (k10.isGesture(ScreenDown))) || ((k10.isGesture(TiltLeft)) || (k10.isGesture(TiltRight))))) {
		asr.speak("别碰我，别碰我，放回原位");
		delay(2000);
	}
}


// 自定义函数
void DF__14() {
	motorbit.motorRun(M3, CCW, 255);
	delay(500);
	motorbit.motorRun(M3, CCW, 0);
}
void DF__25() {
	motorbit.motorRun(M3, CCW, 255);
	delay(12000);
	motorbit.motorRun(M3, CCW, 0);
}
void DF__36() {
	motorbit.motorRun(M3, CCW, 255);
	delay(22000);
	motorbit.motorRun(M3, CCW, 0);
}
void DF_KaiShiJiaoShui() {
	delay(2000);
	motorbit.motorRun(M4, CW, 255);
	delay(1500);
	motorbit.motorRun(M4, CW, 0);
	digital_write(eP15, HIGH);
	k10.rgb->write(-1, 0x0000FF);
	delay(1000);
	motorbit.motorRun(M4, CW, 0);
	digital_write(eP15, LOW);
	k10.rgb->write(-1, 0x000000);
	motorbit.servo(S8, 90);
}
void DF_FanHui() {
	while (!((digital_read(eP16))==0)) {
		motorbit.motorRun(M3, CW, 255);
	}
	motorbit.motorRun(M3, CW, 0);
	delay(1000);
	motorbit.motorRun(M3, CCW, 200);
	delay(500);
	motorbit.motorRun(M3, CCW, 0);
}

材料清单

  • 行空板 K10 X1 链接
  • 非接触式水位传感器 X1
  • 碰撞传感器 X1 链接
  • 小水泵 X1 链接
  • 直流电机 X1
Makelog作者原创文章，未经授权禁止转载。
#人工智能#行空板K10#Mind+#K10#ESP32

评论

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  • 宋云辉

    宋云辉2025.03.23

    厉害👍

    0
    • 思乐泮水

      思乐泮水2025.03.18

      用传输带会不会好些

      0
      • cY4k0QuD

        cY4k0QuD2025.02.18

        酷酷的，感谢分享

        0
        • 小黑猫

          小黑猫2025.02.18

          很炫的效果

          0
          • yuyuyuyu

            yuyuyuyu2025.02.18

            有智能自动化的感觉，不错

            0
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            源启2024.04.12
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