摘要：针对果园作业机器人使用单目相机进行遥操作时,仅用二维视频获取环境信息缺乏临场感的问题,设计了一套基于临场感增强的果园环境信息可视化系统,用于果园机器人遥操作。系统由计算服务器、云服务器、网络摄像头、激光雷达、嵌入式开发平台等组成。计算服务器采用T7920工作站,并在其上部署Tensorflow计算框架和Open3D点云算法库,计算服务器在接收到云服务器转发来的环境图像和点云数据后,分别对图像进行导航信息增强,对点云进行曲面重建;嵌入式开发平台可以收集来自于网络摄像头和激光雷达的原始数据,并上传至云服务器;在云服务器部署了以ZeroMQ为基础的消息中转程序和HTML5后台服务,提供跨互联网的消息通信服务和可移动的遥操作环境信息可视化服务。测试结果表明,部署在计算服务器的导航信息提取模型平均提取导航线时间86 ms,提取导航线平均精度16°,均优于对比模型结果。点云重建算法可以有效建立场景轮廓,平均精度4.9 cm,平均重建时间24 ms。压缩图像传输及增强处理时延不超过230 ms,点云的传输时延不超过400 ms。各项参数可以满足遥操作机器人进行果园作业的基本要求,相比仅有单目相机的遥操作,临场感明显增强,可为果园机器人遥操作提供参考。

摘要：以四轮差速机器人作为试验平台,提出一种基于单线激光雷达获取环境信息的方法,研究机器人在树行中心线的导航性能以及机器人到达行尾进行自主换行的能力.首先,由单线激光雷达获取环境信息,利用距离阈值法、自适应密度聚类算法、改进的最小二乘法等算法处理激光数据,得到树行中心线作为机器人理论导航路径,以机器人与导航路径的横向偏移量、航向偏角和线速度作为输入量来设计控制模型实时跟踪导航路径,到达行尾时能够自主感知并执行掉头转弯至下一行动作;行间自主导航试验中,机器人线速度分别为0.2、0.4和0.6 m/s,且机器人初始位置横向偏移量不大于0.8 m、航向偏角不大于15°时,导航轨迹与树行中心线的平均横向偏差为3.69 cm,最大横向偏差为11 cm;在自主换行测试中,机器人能够准确进行掉头转弯到下一行,然后继续进行行间导航.果园自主导航系统具有良好的运行稳定性和较高的导航精度,能够满足果园作业机器人的自主行驶精度要求.

摘要：随着科技发展以及高新技术的不断涌现,农业机器人已逐步进入实际应用阶段。为了进一步提高农业机器人的可操作性,降低劳动强度,以果园机器人为研究对象,利用蓝牙技术传播距离远、受外界干扰小等优点,结合单片机技术设计并实现了对果园机器人运动的无线遥控。

摘要：受果园路面起伏及轮胎附着能力变化影响,滑动转向轮式机器人轮胎的垂直载荷及侧向力参数变化大且难以实时估计,针对现有滑动转向控制器设计时对轮胎动力学参数进行简化,从而导致机器人姿态控制稳定性低的问题,本文提出了非铺装路面滑动转向轮式机器人轮胎垂直载荷实时估计方法和轮胎驱动力实时估计及优化分配算法。首先,提出了适用于滑动转向过程静力学计算的理想平面以及基于该平面的四轮垂直载荷估计方法;其次,提出了基于Fiala轮胎动力学模型的小侧偏角侧向力估计方法;再次,建立了滑动转向轮式机器人坡道稳态动力学方程和轮胎实时驱动力估计方法;最后,基于轮胎利用率构造轮胎驱动力最优实时分配模型。为验证本文方法,建立了基于ADAMS的滑动转向轮式机器人动力学模型进行对比验证,并且对垂直载荷以及侧向力估计方法搭建了检测装置进行实际验证。实际验证结果表明,轮胎垂直载荷实时估计方法准确率为95%以上,侧向力实时估计方法准确率为85%以上,基于轮胎垂直载荷以及侧向力的轮胎驱动力优化方法使轮胎利用率从96.25%降低至93.75%,提高了轮胎附着裕量和姿态控制稳定性。

摘要：为了解决在复杂环境中果园喷雾机器人全局路径规划效率不高的问题,本文提出一种新的路径规划算法。本算法利用蚁群算法的基本原理进行优化,引入高度矩阵对启发函数进行优化。利用角度数评价函数、物数量评价函数等参数对信息素增量进行优化,在寻径过程中更高效地躲避障碍物,避免进入死循环,同时减少迭代次数;设定信息素浓度值的最大值和最小值,可以避免算法早熟和停滞。本文进行对比测试,测试结果表明,与基本蚁群算法相比,使用本文算法,最优路径减少7.896 m,迭代次数降低23次,运行时间减少18.195 s,环境越复杂,本文算法的优势越明显。