基于視覺(jué)圖像處理的田間行走與噴灑機(jī)器人研制.pdf

1、論文主要論述了基于視覺(jué)圖像處理的田間行走與噴灑機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及控制原理，其關(guān)鍵技術(shù)在機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用。該機(jī)器人主要實(shí)現(xiàn)了田間自主導(dǎo)航行走、智能灑施藥劑等功能，主要由COMS攝像頭、承載系統(tǒng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、四桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、基于模式識(shí)別的定點(diǎn)噴灑系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)等六個(gè)部分組成。圖像采集系統(tǒng)能夠采集田間秧苗視頻數(shù)據(jù)，通過(guò)相應(yīng)的路徑生成算法與苗草識(shí)別算法生成控制參數(shù)，控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)，與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完成田間自主導(dǎo)航行走，與控制定點(diǎn)噴灑系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)

2、的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變量噴灑施藥功能，這能大大減少環(huán)境污染與施藥成本。
　　本論文對(duì)梯形四桿轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、定點(diǎn)噴灑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及智能圖像處理算法進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)與研究；建立了噴頭等的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算了噴灑系統(tǒng)參數(shù)，解決了能耗與除草效率之間的矛盾；運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)智能除草機(jī)器人的車載框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析；通過(guò)對(duì)模式識(shí)別技術(shù)的深入研究，攻克了相關(guān)算法的技術(shù)尖端問(wèn)題；設(shè)計(jì)優(yōu)化四連桿算法，并通過(guò)三維軟件進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)仿真，驗(yàn)證了算法的有

3、效性，這為機(jī)器人的研制提供了技術(shù)保證。
　　本論文提出了田間行走與噴灑機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案，為了驗(yàn)證方案的理論正確性，研制出一套基于視覺(jué)圖像處理的田間行走與噴灑機(jī)器人樣機(jī)，并模擬其正常工作時(shí)的外界環(huán)境，進(jìn)行了田間行走與噴灑機(jī)器人試運(yùn)行，驗(yàn)證了算法的魯棒性，同時(shí)通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得了相關(guān)參數(shù)：最后得出機(jī)器人的自主導(dǎo)航誤差基本控制在10cm之內(nèi)、誤噴灑率小于3％。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了：研制的基于視覺(jué)圖像處理的田間行走與噴灑機(jī)器人能夠完成自主導(dǎo)航與