針對(duì)果園環(huán)境復(fù)雜,障礙物種類繁多,傳統(tǒng)動(dòng)力無(wú)法有效進(jìn)入作業(yè)的情況,提出一種基于障礙物分類識(shí)別的果園機(jī)器人自主避障方法。首先對(duì)果園中存在的障礙物進(jìn)行識(shí)別分類,然后針對(duì)不同種類的障礙物采用不同的避障方法來(lái)完成避障動(dòng)作。通過(guò)搭建基于ROS的避障試驗(yàn)臺(tái),對(duì)果園機(jī)器人上搭載的視覺(jué)傳感器和激光雷達(dá)傳感器進(jìn)行標(biāo)定,在ROS功能包中植入避障算法,然后進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明:在同等條件下,相比傳統(tǒng)的避障方法,本文的方法避繞圓形障礙物時(shí)用時(shí)少1.7 s,所用路程少0.31 m,具有一定的優(yōu)勢(shì);而在避繞不規(guī)則障礙物時(shí),本文的方法雖然所用時(shí)間和路程比傳統(tǒng)方法分別多1.7 s和0.41 m,但機(jī)器人能夠更加貼近障礙物進(jìn)行避障,對(duì)林下中耕施肥和除草等作業(yè)有很大幫助,具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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【部分圖文】：

圖1障礙物分類識(shí)別結(jié)構(gòu)示意圖

果園機(jī)器人工作時(shí),在傳感器自身因素的影響下,會(huì)使得采集的圖像存在大量噪聲,因此需要對(duì)圖像進(jìn)行濾波和增強(qiáng)處理;又因果園環(huán)境復(fù)雜多變,導(dǎo)致采集的圖片背景比較復(fù)雜,所以需要用邊緣檢測(cè)來(lái)把圖中的障礙物與背景區(qū)分開(kāi)來(lái)。最后,對(duì)圖像進(jìn)行歸一化處理,并將其裁剪為48×48的圖像。其處理流程如圖....

圖3激光雷達(dá)采集數(shù)據(jù)圖

利用機(jī)器人ROS系統(tǒng)采集前行中某時(shí)刻的激光雷達(dá)數(shù)據(jù),然后導(dǎo)入MATLAB仿真軟件中,可以看到,以機(jī)器人為坐標(biāo)原點(diǎn),周圍都是障礙物,如果根據(jù)該數(shù)據(jù)進(jìn)行障礙物參數(shù)提取,會(huì)增加機(jī)器人的運(yùn)算量,降低其運(yùn)算速度。為此,在根據(jù)視覺(jué)傳感器的分辯得到障礙物為樹(shù)干后,當(dāng)機(jī)器人與樹(shù)干距離為d時(shí),只需....

圖4激光雷達(dá)去冗余后的檢測(cè)圖

在MATLAB中進(jìn)行仿真之后,得到結(jié)果如圖4所示,其中A點(diǎn)為障礙物所在位置。2.2障礙物避障方法研究

圖5機(jī)器人避障示意圖

如圖5所示,機(jī)器人開(kāi)始時(shí)是沿中間的點(diǎn)畫(huà)線前行,黑色粗實(shí)線是機(jī)器人為避繞障礙物時(shí)所規(guī)劃的線路。在行進(jìn)到O1坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)機(jī)器人已經(jīng)掃描到障礙物,但不進(jìn)行避繞,當(dāng)行進(jìn)至O2位置時(shí),機(jī)器人原地進(jìn)行轉(zhuǎn)向,沿規(guī)劃路徑運(yùn)動(dòng)至O3點(diǎn),然后機(jī)器人以樹(shù)干中心為圓心,開(kāi)始做圓周運(yùn)動(dòng)直至運(yùn)動(dòng)到O6點(diǎn),再原地....

本文編號(hào)：3986055