發(fā)布時(shí)間：2018-01-08 23:12

  本文關(guān)鍵詞：基于激光雷達(dá)的農(nóng)業(yè)自主車輛導(dǎo)航研究　出處：《南京農(nóng)業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 激光雷達(dá) 路徑規(guī)劃 導(dǎo)航 航向偏角 橫向偏差

【摘要】：隨著科技的發(fā)展、人民生活水平的提高、人口老齡化的加劇,農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)、精細(xì)化農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求越來越迫切。農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化作業(yè)是未來農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)的趨勢,但是由于農(nóng)業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性和特殊性,智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備還沒有真正有效的普及使用,一方面是因?yàn)楹芏嚓P(guān)鍵技術(shù)沒有突破,另一方面就是研發(fā)和維護(hù)成本偏高。為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的自主作業(yè),農(nóng)業(yè)車輛的自主導(dǎo)航是關(guān)鍵部分。為了實(shí)現(xiàn)在莊稼行中農(nóng)業(yè)車輛自主行走,本文以農(nóng)業(yè)機(jī)器人為平臺,利用激光雷達(dá)傳感器研究農(nóng)業(yè)機(jī)器人在有行內(nèi)距的水杉樹與無行內(nèi)距的冬青樹中且一側(cè)缺失一段距離的情況下的導(dǎo)航性能。水杉樹模擬果園果樹,冬青樹模擬莊稼。根據(jù)激光雷達(dá)傳感器獲得的莊稼行信息,機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航路徑計(jì)算,確定機(jī)器人的橫向偏差與航向偏角,然后利用模糊控制算法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的導(dǎo)航控制,最后進(jìn)行導(dǎo)航性能試驗(yàn)。導(dǎo)航性能試驗(yàn)時(shí)首先在走廊進(jìn)行,然后在水杉樹和冬青樹環(huán)境下進(jìn)行導(dǎo)航行走試驗(yàn)。為了實(shí)現(xiàn)自主車輛導(dǎo)航,本文完成的工作有下面幾點(diǎn)：1.LMS219一S05型激光雷達(dá)的標(biāo)定與調(diào)試通過對導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)定,檢驗(yàn)激光雷達(dá)安裝后的安裝誤差,驗(yàn)證激光雷達(dá)本身的測量誤差；對LMS291-S05型激光雷達(dá)進(jìn)行調(diào)試與參數(shù)配置,為下一步數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)處理做準(zhǔn)備。2.數(shù)據(jù)的采集與處理激光雷達(dá)傳感器通過串口與電腦連接,利用matlab軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理程序編寫,通過matlab發(fā)送數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)接收命令,對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,得到滿足要求的數(shù)據(jù)。3.自主車輛導(dǎo)航控制研究針對特定的農(nóng)作物,研究相應(yīng)的定位方法,通過對農(nóng)作物信息提取,完成了農(nóng)作物定位研究。利用最小二乘法原理進(jìn)行導(dǎo)航路徑擬合。通過模糊控制的方法實(shí)現(xiàn)自主車輛導(dǎo)航控制。4.上位機(jī)與下位機(jī)通訊上位機(jī)與下位機(jī)通過串口連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,在matlab軟件中編寫相應(yīng)程序,把導(dǎo)航控制輸入量命令從上位機(jī)發(fā)送到下位機(jī),下位機(jī)通過導(dǎo)航控制輸入量得到導(dǎo)航控制輸出量,然后把導(dǎo)航控制輸出量發(fā)送到農(nóng)業(yè)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)。5.試驗(yàn)及結(jié)果分析對自主車輛進(jìn)行導(dǎo)航試驗(yàn),驗(yàn)證其導(dǎo)航性能。在導(dǎo)航試驗(yàn)中,進(jìn)行了室內(nèi)走廊模擬試驗(yàn)和室外導(dǎo)航試驗(yàn)。室外導(dǎo)航試驗(yàn)時(shí),導(dǎo)航行走試驗(yàn)以有行內(nèi)距離水杉樹和無行內(nèi)距且一側(cè)缺失距離為4m的冬青樹為識別目標(biāo),進(jìn)行相應(yīng)的導(dǎo)航行走試驗(yàn)。為了驗(yàn)證導(dǎo)航系統(tǒng)的可行性,在不同試驗(yàn)場景下,機(jī)器人航向偏角為0°,農(nóng)業(yè)機(jī)器人中心線與作物中心線不重合的條件下進(jìn)行導(dǎo)航試驗(yàn),最后對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。試驗(yàn)結(jié)果表明多功能農(nóng)業(yè)機(jī)器人基本能實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。當(dāng)機(jī)器人初始速度為0.2m/s時(shí),機(jī)器人航線偏角為0。、橫向偏差與作物中心線重合的條件下,水杉樹試驗(yàn)場景和冬青樹試驗(yàn)場景的最大橫向偏差分別為-28cm、-17.5cm。
[Abstract]:With the development of science and technology, the improvement of people's living standard, the increasing aging population, agricultural mechanization, fine agricultural development is more and more urgent. The intelligent agricultural machinery operation is the future trend of agricultural mechanization production, but due to the complexity and particularity of agricultural environment, agricultural machinery and equipment are not intelligent the real effective usage, one hand because there is no breakthrough in many key technologies, on the other hand is the development and maintenance of the high cost. In order to realize the autonomous operation of agricultural machinery, the autonomous navigation of agricultural vehicle is the key part. In order to realize crop line of agricultural vehicle walk independently, the agricultural robot platform, using laser radar the sensor of agricultural robot in Holly from the water from the cedar lines with no line and side missing distance under the condition of the navigation performance. Simulation of water fir orchard, holly tree crops. According to the simulation of laser radar sensor to obtain the information for the crops, the robot control system for navigation path calculation, lateral deviation and yaw determination of the robot, and then use fuzzy control algorithm to realize the navigation control of the robot, the navigation performance test. The navigation performance test first in the corridor then, walking navigation experiment in water cedar and holly environment. In order to achieve autonomous vehicle navigation, the work done in this paper are as follows: calibration and debugging through calibration of the navigation system of 1.LMS219 S05 laser radar, laser radar installation error inspection after installation, verification and measurement error of laser radar itself; the LMS291-S05 type laser radar debugging and parameter configuration, get ready for.2. data acquisition and data processing for the next data With the processing of laser radar sensor is connected to the computer through the serial port, data acquisition and processing program written by MATLAB software, receives the command sent by the MATLAB data acquisition and data processing and analysis, data collection, data satisfy.3. autonomous vehicle requirements of the car navigation control research for specific crops, positioning method and relevant research by extracting the information of crop, crop location research done. By using the least squares principle of navigation path fitting. By the fuzzy control method to realize autonomous vehicle navigation control.4. PC and the communication of upper machine and lower machine to realize data transmission through the serial port connection, write the corresponding program in MATLAB software, the navigation input control command from the PC to send to the lower machine, the machine through a navigation control input by navigation control output, and then Analysis of the navigation control output is sent to the agricultural robot actuator.5. tests and results of autonomous vehicle navigation test and verify the performance of the navigation system. The navigation test, the indoor corridor simulation and outdoor navigation test. Outdoor navigation test, navigation to line distance walking test line from cedar and no water and one missing distance for 4m holly for target identification and navigation of walking test accordingly. In order to verify the feasibility of the navigation system, in different test scenarios, the robot heading angle is 0 degrees, the agricultural robot navigation test center line and crop centerline conditions, and then the test results are analyzed. The test results show that the multi-functional agricultural robot can basically realize the autonomous navigation. When the initial velocity of the robot 0.2m/s robot, route 0. angle, lateral deviation and. Under the condition of heart line coincidence, the maximum lateral deviation of the water fir experiment scene and the holly tree test scene is -28cm, -17.5cm.

【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN958.98;S220.3

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 崔新民;;國外農(nóng)業(yè)機(jī)器人的開發(fā)[J];新農(nóng)村;2001年01期

2 唐輝宇;農(nóng)業(yè)機(jī)器人[J];河北農(nóng)機(jī);2004年01期

3 張若宇;坎雜;江英蘭;李景彬;王麗紅;;農(nóng)業(yè)機(jī)器人在新疆兵團(tuán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用前瞻[J];農(nóng)機(jī)化研究;2006年09期

4 田素博;;國內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究進(jìn)展[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化;2007年02期

5 楊寶珍;安龍哲;李會榮;;農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用及發(fā)展[J];農(nóng)機(jī)使用與維修;2008年06期

6 戴乃昌;;農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用初探[J];農(nóng)機(jī)化研究;2009年02期

7 ;國家重大出版工程項(xiàng)目《農(nóng)業(yè)機(jī)器人》翻譯并出版發(fā)行[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2009年08期

8 易中懿;胡志超;;農(nóng)業(yè)機(jī)器人概況與發(fā)展[J];江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué);2010年02期

9 齊虎春;;現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械——農(nóng)業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用與發(fā)展[J];農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化;2011年05期

10 ;前沿[J];中國農(nóng)村科技;2013年07期

相關(guān)會議論文 前4條

1 姚天曙;丁為民;;農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[A];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)理論與實(shí)踐——安徽現(xiàn)代農(nóng)業(yè)博士科技論壇論文集[C];2007年

2 張蓉君;安方亮;彭召斌;位耀光;鄭祥格;;基于機(jī)器視覺的農(nóng)業(yè)機(jī)器人定位技術(shù)研究[A];2008’“先進(jìn)集成技術(shù)”院士論壇暨第二屆儀表、自動化與先進(jìn)集成技術(shù)大會論文集[C];2008年

3 喬軍;周南;汪懋華;劉剛;李民贊;;農(nóng)業(yè)機(jī)器人在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程信息化中的重要作用[A];2006中國科協(xié)年會農(nóng)業(yè)分會場論文專集[C];2006年

4 王友權(quán);周俊;姬長英;;非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的農(nóng)業(yè)機(jī)器人平臺仿真研究[A];2007年中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 陳蘇根;農(nóng)業(yè)機(jī)器人向我們走來[N];中國知識產(chǎn)權(quán)報(bào);2001年

2 記者 段佳;農(nóng)業(yè)機(jī)器人有了新“眼睛”[N];大眾科技報(bào);2010年

3 容小興;農(nóng)業(yè)工廠化 試比天公高[N];經(jīng)濟(jì)消息報(bào);2000年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 沈明霞;自主行走農(nóng)業(yè)機(jī)器人視覺導(dǎo)航信息處理技術(shù)研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2001年

2 安秋;農(nóng)業(yè)機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)及其光照問題的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王寶梁;多功能自主農(nóng)業(yè)機(jī)器人研制[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

2 萬強(qiáng);基于機(jī)器視覺的農(nóng)業(yè)機(jī)器人自主作業(yè)研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

3 郝昕玉;自主移動農(nóng)業(yè)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

4 顧亭亭;基于3G網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人嵌入式通信系統(tǒng)的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

5 張一星;小型農(nóng)業(yè)機(jī)器人試驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2014年

6 鄭玉龍;基于機(jī)器視覺的農(nóng)業(yè)機(jī)器人自定位技術(shù)研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

7 李偉;農(nóng)業(yè)機(jī)器人試驗(yàn)平臺視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

8 張順順;基于激光雷達(dá)的農(nóng)業(yè)自主車輛導(dǎo)航研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

9 張英旭;農(nóng)業(yè)機(jī)器人移動平臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及伺服控制系統(tǒng)的研制[D];河北工業(yè)大學(xué);2014年

10 趙先雷;基于CAN總線輪式農(nóng)業(yè)移動平臺通訊子系統(tǒng)的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

，

本文編號：1399045