摘要：针对树冠横切面形状引起施药机喷头与树冠间距发生动态变化从而导致树冠内、外和两侧、中部等区域喷药量不均匀、较多药液喷洒在无效空间区域的问题,该研究提出一种基于激光雷达树干定位的树冠环绕式仿形对靶喷药方式。首先,基于喷头环绕树冠的运动需求,设计对称交叉布置的两自由度仿形机构,并建立喷头运动学模型,采用基于二环PID算法对喷杆伸缩和喷头旋转进行精准控制,通过匹配施药机前进速度实现喷头半圆和多边形轨迹仿形控制;然后采用平面激光雷达对树干高度的水平面进行扫描,提出基于DBSCAN(dnsity-based spatial clustering of applications with noise)密度聚类和3点树干形状拟合的树干动态识别和定位方法;再次,在FreeRTOS框架下搭建双层控制系统,对树干定位感知、动态喷头仿形轨迹控制、数据通信和操控交互等多任务进行并行处理,实现基于激光雷达树干位置信息的喷头动态伺服仿形控制。最后,以雾滴沉积量、雾滴密度、药液覆盖率和雾滴体积中值直径作为量化指标,在树冠不同区域布置10个检测点,对环绕式和定距施药开展6组对比试验。雾滴结果表明,树干纵向和横向定位误差分别为9.44和1.74 cm,环绕式仿形施药方式的平均雾滴密度为72.2个/cm^(2),平均沉积量为1.99μL/cm^(2),药液覆盖率为47.5%,相比定距施药方式,雾滴沉积量和雾滴密度分别提升36.3%和58.3%,雾滴沉积量变异系数降低了60%,环绕式仿形对靶喷雾可有效提高药液利用率和喷药均匀性。

摘要：鉴于广泛应用的自动导航车大多是传统导航方法,本文基于思岚科技生产的RPLidar A2激光雷达对AGV平台车进行路径规划研究。采用基于ARM和linux操作系统的树莓派卡片式电脑作为核心控制器,实现激光配搭平面点云动态实时数据采集;并对采集到的数据进行阈值滤波以及导航特征点提取,基于采用最小二乘法直线路径拟合方法对特征点中点进行导航线的拟合,获取导航偏距及航偏角参数。最后,以导航偏距以及航偏角作为AGV小车的运动控制输入,采用比例微分PD算法对AGV平台车电机进行速度控制,实现对拟合路径的跟踪。实验结果表明,基于激光雷达的AGV能够实现自主路径规划与导航。