設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用工多,勞動強度大,作業(yè)環(huán)境高溫高濕,研發(fā)自主作業(yè)的移動式農(nóng)業(yè)機器人來彌補勞動力短缺并降低用工成本,具有較大的市場需求和應(yīng)用前景。設(shè)施農(nóng)業(yè)用輪式AGV可作為果實采摘、搬運、施藥、信息探測的移動式搭載平臺,是精準農(nóng)業(yè)的一項核心關(guān)鍵技術(shù),為節(jié)工降本提供了一種有效的解決方案。面向設(shè)施農(nóng)業(yè)的果蔬對靶噴藥、精準采摘和搬運應(yīng)用需求,研發(fā)實用的輪式AGV作為移動載體,并實現(xiàn)防碰避障導航行駛,是設(shè)施果蔬生產(chǎn)裝備的發(fā)展趨勢,對設(shè)施果蔬生產(chǎn)有著重要的科學研究意義與應(yīng)用價值。本文在總結(jié)國內(nèi)外農(nóng)用AGV行駛系統(tǒng)和導航技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,以果蔬采摘機器人項目為依托,集成設(shè)計了一套設(shè)施農(nóng)業(yè)用輪式AGV行駛系統(tǒng),主要研究內(nèi)容如下:1、面向溫室道路和草地路面行駛應(yīng)用需求,為了消除前輪導向AGV存在車輪側(cè)滑問題,基于Ackermann轉(zhuǎn)向原理設(shè)計了一種變長連桿的雙曲柄轉(zhuǎn)向系統(tǒng),基于ADAMS仿真驗證了該轉(zhuǎn)向機構(gòu)設(shè)計的正確性,應(yīng)用ANSYS分析了轉(zhuǎn)向豎軸連接結(jié)構(gòu)體的承載能力。集成設(shè)計了前輪導向后輪差速驅(qū)動的輪式AGV系統(tǒng),包括AGV整車機械結(jié)構(gòu)、傳感檢測模塊、控制模塊與通信模塊。2、通過推導AGV轉(zhuǎn)向動力學...

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋說明清單
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 農(nóng)用輪式AGV行駛系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 農(nóng)用輪式AGV感知定位、導航技術(shù)的研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要研究內(nèi)容
第二章 前輪導向后輪差速驅(qū)動的輪式AGV系統(tǒng)設(shè)計
    2.1 輪式AGV純滾動行駛系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.2 輪式AGV純滾動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與后輪電子差速驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計
        2.2.1 純滾動轉(zhuǎn)向機構(gòu)設(shè)計
        2.2.2 輪式AGV電子差速驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計
        2.2.3 基于ADAMS的輪式AGV純滾動轉(zhuǎn)向與行駛動力學仿真
        2.2.4 基于ANSYS的AGV轉(zhuǎn)向豎軸連接結(jié)構(gòu)體強度分析
    2.3 輪式AGV行駛系統(tǒng)的傳感檢測設(shè)計
        2.3.1 障礙物距離檢測模塊
        2.3.2 航向角檢測模塊
    2.4 輪式AGV行駛控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
    2.5 本章小結(jié)
第三章 前輪導向后輪驅(qū)動的輪式AGV無側(cè)滑轉(zhuǎn)向控制研究
    3.1 基于轉(zhuǎn)向動力學的AGV純滾動轉(zhuǎn)向控制模型
        3.1.1 前輪純滾動轉(zhuǎn)向與差速驅(qū)動控制原理
        3.1.2 轉(zhuǎn)向機構(gòu)動力學建模[144]
        3.1.3 交流伺服電機數(shù)學模型
        3.1.4 伺服電動推桿數(shù)學模型
    3.2 AGV轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)仿真分析
        3.2.1 左前輪閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真
        3.2.2 右前輪閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真
    3.3 AGV轉(zhuǎn)向系統(tǒng)同步控制方法與實現(xiàn)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 輪式AGV沿直線壟道行駛的防碰避障導航算法與仿真
    4.1 避障導航問題描述與分析
    4.2 AGV沿直線壟道行駛的無障礙導航算法
        4.2.1 基于超聲波測距的壟道邊界探測
        4.2.2 基于航姿傳感器的AGV航向角檢測
        4.2.3 基于模糊控制器的AGV前輪期望導向角
        4.2.4 AGV沿壟道行駛的運動學模型
    4.3 AGV沿直線壟道行駛的防撞避障導航算法
        4.3.1 基于滾動優(yōu)化原理的路徑規(guī)劃
        4.3.2 障礙物判別及軌跡預測
        4.3.3 AGV防撞避障策略
    4.4 AGV避障算法仿真與分析
        4.4.1 模糊控制軌跡跟蹤仿真
        4.4.2 防碰避障算法的仿真分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 輪式AGV純滾動轉(zhuǎn)向行駛與避障導航算法實現(xiàn)
    5.1 基于PLC的AGV轉(zhuǎn)向與行駛控制程序設(shè)計
        5.1.1 PLC編程環(huán)境介紹
        5.1.2 AGV行駛控制程序設(shè)計
    5.2 基于LabVIEW的AGV避障導航程序設(shè)計
        5.2.1 LabVIEW概述及軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
        5.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊
        5.2.3 導航避障算法程序設(shè)計
        5.2.4 工控機與PLC通信模塊
    5.3 本章小結(jié)
第六章 輪式AGV系統(tǒng)的行駛控制與避障導航試驗研究
    6.1 AGV避障控制系統(tǒng)設(shè)計
    6.2 AGV行駛系統(tǒng)試驗與分析
        6.2.1 AGV純滾動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)草地路面原地轉(zhuǎn)向試驗
        6.2.2 純滾動轉(zhuǎn)向AGV硬質(zhì)路面沿S型軌跡轉(zhuǎn)向試驗
    6.3 AGV沿直線壟道行駛的避障模擬試驗
        6.3.1 AGV依次繞行2個大間距障礙物試驗
        6.3.2 AGV連續(xù)繞行2個小間距靜態(tài)障礙物試驗
        6.3.3 AGV繞行1個靜態(tài)障礙物并躲避1個動態(tài)障礙物試驗
    6.4 本章小結(jié)
第七章 工作總結(jié)與研究展望
    7.1 工作總結(jié)
    7.2 本文的創(chuàng)新點
    7.3 研究展望
參考文獻
致謝
讀博期間參加的科研工作與取得的成果



本文編號：3802045