自主移動(dòng)果園作業(yè)機(jī)器人地頭轉(zhuǎn)向與定位研究.pdf

1、我國的水果產(chǎn)量及種植面積均位于世界前列，水果經(jīng)濟(jì)在現(xiàn)代國民經(jīng)濟(jì)中的效益較為顯著。然而國內(nèi)果園機(jī)械自動(dòng)化僅僅有很短的歷史，且果園環(huán)境相比于大田環(huán)境而言表現(xiàn)的更為復(fù)雜，這種狀況就導(dǎo)致生產(chǎn)管理過程中機(jī)械自動(dòng)化程度發(fā)展緩慢，人工成本的投入逐年增大。因此，大力發(fā)展果園自動(dòng)化、提高果園作業(yè)效率、降低人工成本迫在眉睫，開發(fā)具有定位和自動(dòng)導(dǎo)航功能的果園作業(yè)機(jī)器人毫無疑問是一條理想的解決途徑。本文試驗(yàn)平臺(tái)采用自主研發(fā)的果園作業(yè)機(jī)器人，開展激光雷達(dá)和GPS

2、結(jié)合的果園環(huán)境全局幾何特征地圖構(gòu)建研究，包括地頭轉(zhuǎn)彎及基于單側(cè)果樹的定位研究，目的是實(shí)現(xiàn)果園作業(yè)機(jī)器人在全局果園環(huán)境下完成定位與自主導(dǎo)航功能。主要探究出以下成果:
　　(1)機(jī)器人駛?cè)朊苤补麡湫袝r(shí)，利用激光雷達(dá)傳感器掃描果樹幾何特征，基于歐式距離的聚類算法對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚集和分類，建立局部和全局坐標(biāo)系，將局部坐標(biāo)系下樹干的中心坐標(biāo)提取出，轉(zhuǎn)換到GPS全局坐標(biāo)系下，構(gòu)建出果園全局環(huán)境幾何特征地圖，該地圖用于后期的定位與導(dǎo)航，全局坐

3、標(biāo)系下果樹的坐標(biāo)位置可直觀地獲得。
　　(2)根據(jù)建立的全局幾何特征地圖可確定果樹行地頭處的果樹坐標(biāo)值。為解決地頭定位轉(zhuǎn)向難題，提出通過對(duì)比機(jī)器人自身位姿與果樹行地頭處的果樹坐標(biāo)，提取出轉(zhuǎn)彎半徑大小，然后利用GPS監(jiān)督、引導(dǎo)機(jī)器人自主轉(zhuǎn)彎。
　　(3)果園作業(yè)機(jī)器人在進(jìn)入新的果樹行之前，基于已存儲(chǔ)在局部幾何地圖中的單側(cè)樹干坐標(biāo)進(jìn)行匹配校正自身位姿。采用VC++6.0編寫人機(jī)交互程序，在校內(nèi)類果園場(chǎng)景進(jìn)行單側(cè)果樹的定位試驗(yàn)。試