本文以激光掃描儀為核心,設(shè)計(jì)了一款履帶自走式機(jī)器人的導(dǎo)航控制系統(tǒng),主要應(yīng)用于農(nóng)作物的植保,是農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化與信息化的產(chǎn)物。以履帶底盤為平臺,以激光掃描儀為導(dǎo)航設(shè)備,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在農(nóng)業(yè)環(huán)境中壁障自走功能,對直線和曲線路徑分別設(shè)計(jì)了不同路徑規(guī)劃算法,導(dǎo)航控制系統(tǒng)則采用較為優(yōu)越的模糊控制,本設(shè)計(jì)總體包括通訊系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、導(dǎo)航算法等,其中導(dǎo)航算法為本文的設(shè)計(jì)核心,主要內(nèi)容如下:（1）設(shè)計(jì)機(jī)器人的履帶底盤電控系統(tǒng),主要搭建一個(gè)可靠的設(shè)計(jì)平臺,為設(shè)計(jì)導(dǎo)航做準(zhǔn)備,通訊系統(tǒng)總體框架及各部分通訊設(shè)備選型,驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備的原理分析及選型依據(jù),并介紹了激光掃描儀的導(dǎo)航原理,對激光掃描儀的誤差產(chǎn)生原因做了詳細(xì)分析。（2）詳細(xì)設(shè)計(jì)了障礙物定位和路徑規(guī)劃算法,首先對掃描得到的地圖做離散化處理,用坐標(biāo)變換將目標(biāo)點(diǎn)集從極坐標(biāo)變換到直角坐標(biāo),對障礙物群做目標(biāo)點(diǎn)的聚類處理,將點(diǎn)集用單點(diǎn)表示。直線路徑規(guī)劃采用最小二乘法擬合直線路徑,曲線路徑先用二次函數(shù)擬合之后再用零點(diǎn)取切線的方法來實(shí)現(xiàn)直線跟隨曲線的目的。兩種路徑規(guī)劃算法在執(zhí)行中通過計(jì)算二次函數(shù)某段弧曲率的方法來選擇規(guī)劃直線路徑或曲線路徑。（3）路徑規(guī)劃僅僅是導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)... 

【文章來源】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)安徽省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同領(lǐng)域中具有代表性的機(jī)器人

根據(jù)環(huán)境的不同，機(jī)器人的行走模式分為窄區(qū)域行駛和寬區(qū)域行駛兩非常好，在烏爾姆中心車站客流量高峰時(shí)期，對這款輪椅機(jī)器人進(jìn)行的實(shí)地考驗(yàn)，結(jié)果表明運(yùn)行可靠。著半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步，多傳感器融合技術(shù)開始逐漸取代單一導(dǎo)航技術(shù) 36福大學(xué) Vijay Subramanian 等利用多路GPS 融合技術(shù)，研制了一套四通航系統(tǒng) 39，以約翰迪爾7000拖拉機(jī)為平臺試驗(yàn)，相比單路GPS 技術(shù)，多線行走時(shí)橫向偏差最大 2 .5cm，航向偏角平均值 1 。日本 Yoshisada N RTK & GPS 定位技術(shù) 40，以插秧機(jī)為平臺開發(fā)了一套導(dǎo)航系統(tǒng)，用光插秧機(jī)前進(jìn)方向，用GPS 檢測插秧機(jī)當(dāng)前高度和規(guī)劃路徑，在稻田試 1 .8m/s的速度勻速前進(jìn)，橫向偏差最大為 0 .12cm航向偏角最大 13 ，此插秧機(jī)工作需要。國 Khot L.R 等采用視覺導(dǎo)航與激光導(dǎo)航融合的技術(shù) 41，以一款小型的平臺，在果樹試驗(yàn)中平均橫向偏差為 4 .4cm，如圖 1.2 所示。

圖 1.3 激光掃描儀與 GPS 融合技術(shù)的研究現(xiàn)狀在導(dǎo)航系統(tǒng)的研究也取得了許多成果，西北農(nóng)林科技大學(xué)的劉沛陳田拖拉機(jī)為平臺 43，采用激光導(dǎo)航為拖拉機(jī)設(shè)計(jì)了自走導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了直線和曲線自走，直線行走采用PID控制，利用隨機(jī)抽樣一曲線導(dǎo)航控制系統(tǒng)采用模糊控制，三個(gè)輸入量分別為前軸橫向偏差航向偏角三個(gè)量，對應(yīng)六種位置關(guān)系，直線行走橫向偏差最大 0 .1橫向偏差為 0 .17m。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖 1.4 所示，激光掃描儀位于拖拉傳感器用于測量轉(zhuǎn)角。


本文編號：2988234