自主避障是保證農(nóng)機自動導(dǎo)航應(yīng)用可靠性與安全性的關(guān)鍵技術(shù)。本文以激光測距儀為主要傳感器,通過對斥力勢場函數(shù)進行改進,提出一種基于改進人工勢場法的農(nóng)機避障方法。以激光測距儀獲取的障礙物距離信息為依據(jù),實現(xiàn)了對監(jiān)測范圍內(nèi)的障礙物避障繞行�；赗OS系統(tǒng)在Gazebo中搭建仿真環(huán)境進行仿真試驗,結(jié)果表明車輛能夠完成局部路徑規(guī)劃任務(wù)且在路徑光滑度方面具有一定的優(yōu)越性;以改裝后的SH-GL型農(nóng)用電動車為平臺設(shè)計了PID控制器并進行實地避障試驗。試驗結(jié)果表明,當車輛以0.5 m/s的速度行進時,針對不同位置的障礙物,均可在半徑為350 cm的避讓區(qū)內(nèi)完成最優(yōu)局部路徑規(guī)劃,有效克服傳統(tǒng)人工勢場法目標不可達問題,實現(xiàn)自主避障作業(yè)。

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖1 人工勢場法

人工勢場法通過對引力場和斥力場進行模擬,引導(dǎo)物體朝目標點運動,避免與障礙物發(fā)生碰撞。物體在勢場中每一點所受的合力等于該點所有斥力和引力之和。其中物體所受力的大小與距離有關(guān),當距離目標點越近時,引力函數(shù)越大;當距離障礙物較近時,斥力函數(shù)則越大。相應(yīng)的引力

圖2 車輛與目標點和障礙物共線

針對傳統(tǒng)人工勢場法存在目標不可達問題,分兩種情況進行討論:(1)當目標點與障礙物相距較近時,存在斥力大于引力的情況,使車輛永遠無法到達目標點。(2)當障礙物與目標點和車輛共線且位于二者之間時,如圖2所示,在車輛向目標點運動的過程中,必然存在合力為零的情況,此時車輛將在該點停止運動....

圖3 車輛運動學(xué)模型

不考慮輪胎與地面的側(cè)向滑動,建立如圖3所示的輪式車輛運動學(xué)模型。根據(jù)圖3車輛運動學(xué)模型,可得

圖4 導(dǎo)航控制系統(tǒng)框圖

PID控制器是一種按照反饋偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)進行調(diào)節(jié)的控制器,因其結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、魯棒性強且易于調(diào)控,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。本研究采用PID控制器實現(xiàn)農(nóng)機自動避障。如圖4所示,農(nóng)機通過激光傳感器檢測到前方障礙物信息后,首先基于上述改進人工勢場法完成局....

本文編號：4026115