發(fā)布時(shí)間：2021-01-29 07:37

　　林果業(yè)發(fā)展迅猛,但是對(duì)應(yīng)的移動(dòng)平臺(tái)大多是半人力機(jī)械設(shè)備,或者是還處于理論研究階段的高造價(jià)、高難度設(shè)計(jì)與操作的智能化裝備。本課題針對(duì)上述現(xiàn)象,研究設(shè)計(jì)集自動(dòng)導(dǎo)航、智能避障于一體的果園智能移動(dòng)平臺(tái)。此平臺(tái)能夠幫助果園提高工作效率、減少人工勞動(dòng),并且能夠促進(jìn)智能化果園業(yè)的普及。本移動(dòng)平臺(tái)的智能化主要體現(xiàn)在:自走式導(dǎo)航、行間避障以及地頭自主轉(zhuǎn)彎,主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:（1）制定了智能移動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)指標(biāo)和要求,完成了移動(dòng)平臺(tái)機(jī)械本體的設(shè)計(jì)。確定了移動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)、輪子的類型、驅(qū)動(dòng)方式等,設(shè)計(jì)了可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和電控模式自由切換的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。（2）為了提高移動(dòng)平臺(tái)智能化水平,引入基于GPS的自主導(dǎo)航系統(tǒng),并通過卡爾曼濾波算法、PD控制算法來提高導(dǎo)航精度。試驗(yàn)結(jié)果表明:移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行穩(wěn)定的直線導(dǎo)航時(shí),橫向偏差的最大值為0.141m,平均值為0.070m;移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行終點(diǎn)轉(zhuǎn)向?qū)Ш皆囼?yàn)時(shí),橫向偏差的最大值為0.227m,平均值為0.092m。建立的移動(dòng)平臺(tái)導(dǎo)航系統(tǒng)可以緊緊跟隨預(yù)設(shè)路徑,滿足了果園作業(yè)的要求。（3）針對(duì)輪式智能移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,推導(dǎo)出輪式移動(dòng)平臺(tái)在世界坐標(biāo)系中的最終運(yùn)動(dòng)模型,并且規(guī)劃了... 

【文章來源】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 國(guó)外智能移動(dòng)平臺(tái)研究進(jìn)展
        1.2.2 國(guó)內(nèi)智能移動(dòng)平臺(tái)研究進(jìn)展
    1.3 智能移動(dòng)平臺(tái)研究思路
第二章 果園智能移動(dòng)平臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.1 目前果園栽培模式
    2.2 移動(dòng)平臺(tái)整體方案設(shè)計(jì)
    2.3 機(jī)械系統(tǒng)主要工作部件設(shè)計(jì)
        2.3.1 輪式移動(dòng)平臺(tái)
        2.3.2 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.3 防碰撞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.4 末端可掛載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.4 驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)與仿真
        2.4.1 驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算及電機(jī)選型
        2.4.2 電機(jī)瞬態(tài)過程仿真
        2.4.3 電機(jī)瞬態(tài)仿真結(jié)果分析
    2.5 供電模塊
    2.6 本章小結(jié)
第三章 基于GPS自主導(dǎo)航設(shè)計(jì)
    3.1 輪式移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模型建立及導(dǎo)航軌跡規(guī)劃
        3.1.1 智能移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模型建立
        3.1.2 果樹行間軌跡規(guī)劃
    3.2 GPS定位原理
        3.2.1 GPS定位原理及數(shù)學(xué)模型
        3.2.2 經(jīng)緯度信息采集與提取
        3.2.3 高斯-克呂格投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
    3.3 卡爾曼濾波算法及MATLAB仿真
        3.3.1 卡爾曼濾波算法
            3.3.1.1 卡爾曼濾波原理
            3.3.1.2 導(dǎo)航系統(tǒng)初始值的確定
        3.3.2 卡爾曼濾波仿真試驗(yàn)
    3.4 導(dǎo)航控制策略
        3.4.1 行間直線導(dǎo)航
        3.4.2 地頭轉(zhuǎn)彎導(dǎo)航
    3.5 本章小結(jié)
第四章 果園智能移動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.1 果園智能移動(dòng)平臺(tái)控制系統(tǒng)總體方案
    4.2 平臺(tái)移動(dòng)控制策略
        4.2.1 行間避障設(shè)計(jì)
            4.2.1.1 行間避障
            4.2.1.2 最佳避障距離標(biāo)定
        4.2.2 轉(zhuǎn)向控制
    4.3 控制系統(tǒng)硬件
        4.3.1 運(yùn)動(dòng)控制卡
        4.3.2 數(shù)據(jù)采集卡
        4.3.3 其他部分硬件
    4.4 控制系統(tǒng)軟件
        4.4.1 自動(dòng)導(dǎo)航模式
        4.4.2 手動(dòng)調(diào)試模式
    4.5 GPS定位試驗(yàn)
        4.5.1 定點(diǎn)定位試驗(yàn)
        4.5.2 定點(diǎn)距離試驗(yàn)
    4.6 本章小結(jié)
第五章 果園自走式智能移動(dòng)平臺(tái)試驗(yàn)
    5.1 超聲波避障試驗(yàn)
        5.1.1 超聲波避障試驗(yàn)
        5.1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析
    5.2 果園智能移動(dòng)平臺(tái)導(dǎo)航試驗(yàn)
        5.2.1 智能移動(dòng)平臺(tái)導(dǎo)航試驗(yàn)
        5.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 研究結(jié)論
    6.2 不足之處以及展望
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于W5500的嵌入式系統(tǒng)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)[J]. 曾紅,黨盼盼.  網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用. 2015(02)
[2]自主導(dǎo)航農(nóng)業(yè)車輛的全景視覺多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別跟蹤[J]. 李盛輝,田光兆,姬長(zhǎng)英,周俊,顧寶興,王海青.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2015(01)
[3]工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用綜述[J]. 計(jì)時(shí)鳴,黃希歡.  機(jī)電工程. 2015(01)
[4]基于PCI-1240U的電液束控制系統(tǒng)研制[J]. 許研,周夢(mèng)慰.  航空制造技術(shù). 2014(S1)
[5]齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒條仿真分析[J]. 郭洪軍,葛晗.  黑龍江科技信息. 2014(28)
[6]基于立體視覺的智能農(nóng)業(yè)車輛實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)[J]. 田光兆,安秋,姬長(zhǎng)英,顧寶興,王海青,趙建東.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2013(07)
[7]基于PCI-1240U的數(shù)控機(jī)床手輪功能的實(shí)現(xiàn)[J]. 王維,郭鵬飛,楊光,欽蘭云,卞宏友,王偉,項(xiàng)坤,蔡淦,王婷.  制造技術(shù)與機(jī)床. 2013(07)
[8]基于分層結(jié)構(gòu)的智能農(nóng)業(yè)車輛導(dǎo)航數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)[J]. 田光兆,安秋,姬長(zhǎng)英,顧寶興,王海青,趙建東.  浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào). 2013(02)
[9]墨卡托投影與高斯投影的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換研究[J]. 劉麗萍.  中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品. 2013(04)
[10]世界蘋果種植概況與我國(guó)蘋果生產(chǎn)前景展望[J]. 崔家升,李曉萍.  北方果樹. 2012(04)

博士論文
[1]智能移動(dòng)式水果采摘機(jī)器人系統(tǒng)的研究[D]. 顧寶興.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2012
[2]汽車低速碰撞吸能部件的抗撞性能研究[D]. 柳艷杰.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[3]基于GPS軌跡的出行信息提取研究[D]. 張治華.華東師范大學(xué) 2010
[4]差分GPS/INS組合定位定姿及其在MMS中的應(yīng)用[D]. 孫紅星.武漢大學(xué) 2004
[5]農(nóng)用輪式移動(dòng)機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的研究[D]. 周俊.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2003

碩士論文
[1]基于GPS和慣性導(dǎo)航的果園機(jī)械導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D]. 魏少東.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2013
[2]基于CAN總線的農(nóng)業(yè)機(jī)器人平臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王文山.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2012
[3]蘋果采摘機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 馬強(qiáng).中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 2012
[4]未知環(huán)境下移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃研究[D]. 羅勝華.湘潭大學(xué) 2009
[5]基于機(jī)器視覺的精確噴施智能除草裝置雜草實(shí)時(shí)識(shí)別技術(shù)[D]. 趙德升.江蘇大學(xué) 2009
[6]永磁同步電機(jī)非線性控制算法研究[D]. 王磊.大連海事大學(xué) 2009
[7]地面移動(dòng)機(jī)器人載體及搭載平臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)與分析[D]. 楊林.南京理工大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3006529