梁寧

摘 要：現(xiàn)代社會(huì)，都市人群為陶冶情操、裝飾家居會(huì)在家庭進(jìn)行園藝植物的栽培以調(diào)和生活環(huán)境。由于對(duì)植物習(xí)性和生長(zhǎng)狀態(tài)不了解，加之自身工作繁忙，往往不能很好地進(jìn)行植物養(yǎng)護(hù)。其中庭院園藝的植物種植面積大，種植植物種類豐富，植物養(yǎng)護(hù)工作量大，尤其需要智能家居產(chǎn)品幫助完成家庭園藝養(yǎng)護(hù)工作。Rollbot是一款智能植物養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)設(shè)備，它包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)監(jiān)測(cè)、驅(qū)動(dòng)和遙控等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，完成具有智能化、移動(dòng)性、交互性的自動(dòng)智能多點(diǎn)澆灌、人工跟隨、遠(yuǎn)程操控等功能，保留用戶參與度，更好地完成家居綠化工作。

關(guān)鍵詞：庭院植物養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)；多點(diǎn)澆灌；用戶參與度；交互體驗(yàn)

現(xiàn)代社會(huì)，人們?cè)谧非笠巳松瞽h(huán)境的同時(shí)，對(duì)家居環(huán)境的設(shè)計(jì)更加注重綠色設(shè)計(jì)的理念，在居室內(nèi)、陽(yáng)臺(tái)、屋頂、露臺(tái)或庭院等空間范圍內(nèi)從事園藝植物栽培和裝飾的活動(dòng)，有效地調(diào)和生活環(huán)境，使家居更人性化，個(gè)性化，富含自然氣息和生活情趣。其中庭院園藝的植物種植面積大，種植植物種類豐富，植物養(yǎng)護(hù)工作量大，需要智能家居產(chǎn)品幫助完成家庭園藝養(yǎng)護(hù)工作。

一、植物養(yǎng)護(hù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

現(xiàn)代都市人追求綠色、健康的生活方式，人們常會(huì)選擇栽培花草來(lái)陶冶情操，舒緩壓力，以及裝飾家居環(huán)境，以調(diào)節(jié)生活情趣。但是大部分人們對(duì)植物植物養(yǎng)護(hù)的了解甚少，只進(jìn)行澆水、松土等簡(jiǎn)單養(yǎng)護(hù)，由于各種植物生長(zhǎng)習(xí)性和狀態(tài)不一，導(dǎo)致記錯(cuò)時(shí)間或混淆種類，常常造成“不知道什么時(shí)候該澆水”，“不知道每種植物該澆多少水”，甚至“忘記澆水”。有研究表明，花草80%以上的死亡是由于澆水不及時(shí)。

然而，植物養(yǎng)護(hù)不僅僅是簡(jiǎn)單的澆水時(shí)間和澆水量問(wèn)題。根據(jù)植物生長(zhǎng)種類和習(xí)性，澆水因花而異：如肉質(zhì)干性花卉少澆水（佛甲草、景天等）；喜濕花卉多澆（蘆竹、風(fēng)鈴草、香菇草等）；葉面生毛花卉（棉毛水蘇、薄荷、薰衣草等）不宜葉面澆水，否則易感染病腐爛，還有葉片小，水分蒸發(fā)慢，澆水少（六月雪、紫薇等）；針葉樹需水量少，孕苗期多澆，花期少澆。根據(jù)土壤品質(zhì)不同，澆水量也不同。土壤持水性差的多澆，持水性好的少澆；土層厚的多澆，土層薄的少澆。此外，土溫與水溫不能相差太大，冷熱保持在5攝氏度以內(nèi)，兩句俗語(yǔ)以警世人：“水溫適度花枝茂，水溫過(guò)冷花感冒?！薄八疁夭钗宥?，根系命嗚呼。”季節(jié)的變化因素對(duì)澆水量也有影響。夏季高溫，土易干燥，澆水相應(yīng)增加。伏后空氣干燥，連續(xù)晴天高溫則一天兩次，早晚各澆水一次，下午澆頭，上午澆補(bǔ)水，必要時(shí)向植株噴水，向墻體、園路噴水，藉以增濕降溫。進(jìn)入秋季往往干旱，澆水不能松懈，與伏季相同。冬季植物進(jìn)入休眠，保持土不過(guò)干即可。但北方干燥，植物和土壤水分極易被帶走，澆水也可每天或幾天一次，中午進(jìn)行。

可見，植物養(yǎng)護(hù)工作復(fù)雜，需要對(duì)植物的品類習(xí)性有一定的了解，還要對(duì)植物的生長(zhǎng)狀態(tài)有一定的把握。然而，現(xiàn)代都市人工作繁忙，無(wú)法很好地照料花草，因此需要智能產(chǎn)品幫助我們更好地完成家居植物養(yǎng)護(hù)工作。隨著時(shí)代的發(fā)展，機(jī)器人逐漸走近并高度參與我們的生活，從各個(gè)方面影響并輔助我們。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠自動(dòng)采集環(huán)境信息，自動(dòng)控制澆水、噴霧、除蟲等工作，以機(jī)器人為載體將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到家庭園藝養(yǎng)護(hù)中，使家庭植物養(yǎng)護(hù)活動(dòng)變得更加智能，運(yùn)用尋跡技術(shù)、自平衡技術(shù)等，提供更多家居智能產(chǎn)品的交互體驗(yàn)。

二、行業(yè)背景與現(xiàn)有產(chǎn)品

智能產(chǎn)品以其高效、多功能、智能化優(yōu)勢(shì)逐步滲透進(jìn)人們的生活，在家庭植物養(yǎng)護(hù)方面，相關(guān)研究人員在開放家居植物自動(dòng)澆灌系統(tǒng)方面已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，也有一些已經(jīng)面向市場(chǎng)的產(chǎn)品。如parrot出品的全球首個(gè)無(wú)線智能植物檢測(cè)設(shè)備Flower Power01，設(shè)備上共載有4枚傳感器，分別可監(jiān)測(cè)光照、濕度、環(huán)境溫度以及土壤肥力水平等因素，測(cè)量所在地周邊5至10厘米內(nèi)的土壤，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)土壤進(jìn)行分析，向用戶提供數(shù)據(jù)，并據(jù)此作出各種建議。還有具備自動(dòng)澆水能力的Flower Power 02H2O，但它需要外接蓄水設(shè)備（如塑料瓶或其他盛水容器），然后倒插在植物中就可以定期為植物澆水。可以容納兩升水的陶瓷盆形式的Flower Power03 Pot，它能夠?qū)⑺[藏在盆里，沒(méi)有外掛的瓶子使其更加美觀，但相應(yīng)的體積也更大。這些現(xiàn)有的產(chǎn)品雖然在技術(shù)上取得了一些成果，為人們的養(yǎng)護(hù)工作帶來(lái)了一些便利，但它們?cè)谑褂蒙先杂幸恍┚窒蓿绫O(jiān)測(cè)范圍小，相對(duì)固定，無(wú)法滿足庭院式用戶大面積植物栽培的需求，單點(diǎn)澆灌缺乏移動(dòng)性；蓄水量小，需要外界蓄水設(shè)備或自身體積較大，缺乏靈活性；操作方式較傳統(tǒng)，缺乏交互性。利用尋跡技術(shù)和自平衡技術(shù)完善智能自動(dòng)多點(diǎn)澆灌功能，增加人機(jī)交互感，提高用戶體驗(yàn)與市場(chǎng)需求協(xié)同設(shè)計(jì)，為智能家庭植物養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)品提供新思路。

三、設(shè)計(jì)思路與產(chǎn)品定義

家庭智能植物養(yǎng)護(hù)機(jī)器人面向使用群體為庭院植物愛好者，他們有著較高的教育背景和可觀的經(jīng)濟(jì)收入，有較強(qiáng)的購(gòu)買力，追求高生活品質(zhì)，喜歡多樣化的生活形式，對(duì)新興產(chǎn)品接受度高。因此用戶對(duì)智能植物養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)品的功能有以下要求：產(chǎn)品能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)植物光照、濕度、環(huán)境溫度以及土壤肥力水平等要素信息，并通過(guò)無(wú)線傳輸技術(shù)反饋給用戶移動(dòng)端設(shè)備；產(chǎn)品具有云端數(shù)據(jù)庫(kù)，監(jiān)測(cè)與記錄信息，提供養(yǎng)護(hù)方案設(shè)計(jì)及提醒；保留一定的參與度，用較強(qiáng)的交互感滿足用戶的情感需求；以小豬拱地為靈感，外觀時(shí)尚可愛，具有很強(qiáng)的產(chǎn)品象征意義，親切可愛的形象更好地適應(yīng)家庭需求，能引起人們的喜愛和關(guān)注。

Rollbot智能植物養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)由澆灌機(jī)器人、土壤感應(yīng)器和外置無(wú)線充電器三部分組成，如圖1所示。其中，系統(tǒng)的主體——澆灌機(jī)器人由主控電路模塊（集成尋跡模塊、紅外信號(hào)接受模塊、單片機(jī)控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、電源與無(wú)線充電模塊）、行走電機(jī)、自平衡系統(tǒng)、水路系統(tǒng)（水泵、水管、水箱及噴嘴）、底盤和外殼組成。

Rollbot智能植物養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的主要工作有三種模式：智能自動(dòng)模式、人工跟隨模式和遠(yuǎn)程操控模式。智能自動(dòng)模式通過(guò)監(jiān)測(cè)技術(shù)獲得植物信息，結(jié)合植物習(xí)性和生長(zhǎng)狀態(tài)，自動(dòng)判斷澆水時(shí)間和澆水量，在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，同時(shí)連接Wi-Fi實(shí)時(shí)獲取天氣信息，根據(jù)天氣情況預(yù)判未來(lái)澆水量。達(dá)到智能規(guī)劃養(yǎng)護(hù)方案，全自動(dòng)操作，方便省心。人工跟隨模式利用紅外探測(cè)等技術(shù)檢測(cè)用戶的移動(dòng)，跟隨用戶到達(dá)澆水地點(diǎn)，自動(dòng)伸縮水管，避免水管使用過(guò)程中產(chǎn)生的纏繞、打結(jié)等問(wèn)題，保留植物愛好者的養(yǎng)護(hù)活動(dòng)用戶參與度，減人工養(yǎng)護(hù)工作的負(fù)擔(dān)，提供了一種新的交互方式。當(dāng)用戶差旅在外，使用機(jī)器人自帶的攝像頭可以查看家中的植物，遠(yuǎn)程操控澆灌機(jī)器人運(yùn)作，如圖2所示。澆灌機(jī)器人內(nèi)置的攝像頭（或手機(jī)拍照），可以識(shí)別植物種類，一鍵納入“我的植物”，獲取植物的養(yǎng)護(hù)方案，同時(shí)可以影像記錄植物生長(zhǎng)過(guò)程，分享給好友，獲得喜悅和滿足感。

四、結(jié)語(yǔ)

Rollbot智能植物養(yǎng)護(hù)機(jī)器人應(yīng)用當(dāng)前的感應(yīng)技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)等提出了一種新的設(shè)計(jì)理念：智能參與植物養(yǎng)護(hù)管理的同時(shí)，保留了用戶參與度，解決傳統(tǒng)園藝工具使用的不便，帶來(lái)新的交互體驗(yàn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，智能家居將更加網(wǎng)絡(luò)化、智能化、人性化，相信Rollbot很快會(huì)面向市場(chǎng)，走進(jìn)萬(wàn)千家庭庭院。

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作者單位：

江南大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院產(chǎn)品設(shè)計(jì)系