四驱农业机器人移动平台协调运动控制研究
发布时间：2021-12-16 23:25
近年来,随着城镇化进程的加快和人口老龄化的影响,从事农业生产的人越来越少,许多单调繁重的农业生产需要机械化、自动化、智能化的机器代替人力劳动。而农业信息技术和农业智能装备技术的兴起为我国现代农业的发展提供了契机,加快了农业生产方式从传统农业向现代农业转变的进程。农业机器人技术作为农业智能装备技术的重要组成部分,受到国内外研究工作者的广泛关注,并取得了重要研究成果。然而当前的农业机器人平台主要由工业、商业和科研机器人平台改装而成,这些平台在工作时不能完全满足农田环境作业要求,因此需要针对农田环境特点设计适宜构型的农业机器人移动平台。基于以上情况,本文搭建了一台四轮驱动和前后轮组同时转向的农业机器人移动平台—AgriRover01,并针对该平台独有构型和驱动方式的特点,着重开展了相关协调运动控制研究。首先,本文设计了农业机器人移动平台的本体结构,完成了相关硬件系统搭建和软件系统集成。本体结构设计主要包括平台机身设计和转向系统设计;硬件系统搭建主要是对电机、驱动器、工控机、Arduino控制板等关键部件的选取以及它们与相关传感器（编码器、RTK-GPS接收机）的连接;软件系统集成是将传感器信...
【文章来源】：河北农业大学河北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 引言
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 农业机器人平台常见构型
1.3.1 轮式农业机器人
1.3.2 履带式农业机器人
1.3.3 腿式农业机器人
1.3.4 复合式农业机器人
1.3.5 不同构型农业机器人综合比较
1.4 本文主要工作
2 四驱农业机器人平台搭建
2.1 总体架构
2.2 机器人平台结构设计和关键零部件选取与介绍
2.2.1 结构设计
2.2.2 关键零部件选取与介绍
2.3 机器人平台系统集成
2.4 本章小结
3 四驱农业机器人移动平台协调运动控制研究
3.1 车轮转向角估计
3.2 协调运动控制策略
3.2.1 阿克曼转向原理
3.2.2 扩展阿克曼转向策略
3.3 协调运动控制策略实施步骤
3.4 实时动态差分定位系统—RTK-GPS坐标转换
3.4.1 地球椭球及其几何参数
3.4.2 高斯-克吕格投影简述
3.4.3 高斯投影坐标转换
3.5 本章小结
4 扩展阿克曼转向策略实地测试效果分析
4.1 车轮转向角估计结果实验
4.2 G点最优位置选取实验
4.3 打滑效果实验分析
4.3.1 电流检测打滑效果实验
4.3.2 圆轨迹重复跟踪检测打滑效果实验
4.4 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
附录 A AgriRover01上位机软件界面图
附录 B AgriRover01部分程序编写
1 各传感器串口打开方式
2 驱动器相关程序
3 编码器相关程序
4 手柄控制速度相关程序
5 手柄控制转向相关程序
6 RTK-GPS相关程序
在读期间发表的学术论文
作者简介
致谢
详细摘要
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国农业信息技术发展回顾及展望[J]. 赵春江,杨信廷,李斌,李明,闫华. 农学学报. 2018(01)
[2]猕猴桃采摘机器人柔性移动平台的设计[J]. 陈子啸,王滨,刘亚东,崔永杰. 农机化研究. 2017(01)
[3]信息技术提升农业机械化水平[J]. 罗锡文,廖娟,邹湘军,张智刚,周志艳,臧英,胡炼. 农业工程学报. 2016(20)
[4]浅谈我国农业智能装备的发展及建议[J]. 赵振东,董芳. 河北农机. 2016(S1)
[5]水果采摘机器人智能移动平台的设计与试验[J]. 董芒,顾宝兴,姬长英,张庆怡,查启明. 华南农业大学学报. 2016(04)
[6]提高农业机械化水平促进农业可持续发展[J]. 罗锡文,廖娟,胡炼,臧英,周志艳. 农业工程学报. 2016(01)
[7]农业机器人的发展现状及展望[J]. 王儒敬,孙丙宇. 中国科学院院刊. 2015(06)
[8]农用轮式机器人四轮独立转向驱动控制系统设计与试验[J]. 张京,陈度,王书茂,胡小安,王冬. 农业工程学报. 2015(18)
[9]基于Matlab的油菜移栽栽植孔成型机行走履带的结构优化设计[J]. 向伟,吴明亮,官春云,徐玉娟. 中国科技论文. 2015(16)
[10]履带式移动机器人的转向特性[J]. 饶伟,王建中,施家栋. 中南大学学报(自然科学版). 2015(07)
硕士论文
[1]基于虚拟样机技术的四足除草机器人结构设计和仿真[D]. 卢衷正.昆明理工大学 2015
[2]温室自主移动机器人平台研究[D]. 贾士伟.西华大学 2015
[3]齿轮齿条式转向机构转向特性研究[D]. 吴晓建.重庆理工大学 2009
[4]移动机器人行走系统的运动学分析和稳定性研究[D]. 侯国庆.河北工业大学 2007
[5]椭球、投影参数变化对高斯平面坐标的影响[D]. 陆彩红.同济大学 2006
本文编号：3538994
【文章来源】：河北农业大学河北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 引言
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 农业机器人平台常见构型
1.3.1 轮式农业机器人
1.3.2 履带式农业机器人
1.3.3 腿式农业机器人
1.3.4 复合式农业机器人
1.3.5 不同构型农业机器人综合比较
1.4 本文主要工作
2 四驱农业机器人平台搭建
2.1 总体架构
2.2 机器人平台结构设计和关键零部件选取与介绍
2.2.1 结构设计
2.2.2 关键零部件选取与介绍
2.3 机器人平台系统集成
2.4 本章小结
3 四驱农业机器人移动平台协调运动控制研究
3.1 车轮转向角估计
3.2 协调运动控制策略
3.2.1 阿克曼转向原理
3.2.2 扩展阿克曼转向策略
3.3 协调运动控制策略实施步骤
3.4 实时动态差分定位系统—RTK-GPS坐标转换
3.4.1 地球椭球及其几何参数
3.4.2 高斯-克吕格投影简述
3.4.3 高斯投影坐标转换
3.5 本章小结
4 扩展阿克曼转向策略实地测试效果分析
4.1 车轮转向角估计结果实验
4.2 G点最优位置选取实验
4.3 打滑效果实验分析
4.3.1 电流检测打滑效果实验
4.3.2 圆轨迹重复跟踪检测打滑效果实验
4.4 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
附录 A AgriRover01上位机软件界面图
附录 B AgriRover01部分程序编写
1 各传感器串口打开方式
2 驱动器相关程序
3 编码器相关程序
4 手柄控制速度相关程序
5 手柄控制转向相关程序
6 RTK-GPS相关程序
在读期间发表的学术论文
作者简介
致谢
详细摘要
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国农业信息技术发展回顾及展望[J]. 赵春江,杨信廷,李斌,李明,闫华. 农学学报. 2018(01)
[2]猕猴桃采摘机器人柔性移动平台的设计[J]. 陈子啸,王滨,刘亚东,崔永杰. 农机化研究. 2017(01)
[3]信息技术提升农业机械化水平[J]. 罗锡文,廖娟,邹湘军,张智刚,周志艳,臧英,胡炼. 农业工程学报. 2016(20)
[4]浅谈我国农业智能装备的发展及建议[J]. 赵振东,董芳. 河北农机. 2016(S1)
[5]水果采摘机器人智能移动平台的设计与试验[J]. 董芒,顾宝兴,姬长英,张庆怡,查启明. 华南农业大学学报. 2016(04)
[6]提高农业机械化水平促进农业可持续发展[J]. 罗锡文,廖娟,胡炼,臧英,周志艳. 农业工程学报. 2016(01)
[7]农业机器人的发展现状及展望[J]. 王儒敬,孙丙宇. 中国科学院院刊. 2015(06)
[8]农用轮式机器人四轮独立转向驱动控制系统设计与试验[J]. 张京,陈度,王书茂,胡小安,王冬. 农业工程学报. 2015(18)
[9]基于Matlab的油菜移栽栽植孔成型机行走履带的结构优化设计[J]. 向伟,吴明亮,官春云,徐玉娟. 中国科技论文. 2015(16)
[10]履带式移动机器人的转向特性[J]. 饶伟,王建中,施家栋. 中南大学学报(自然科学版). 2015(07)
硕士论文
[1]基于虚拟样机技术的四足除草机器人结构设计和仿真[D]. 卢衷正.昆明理工大学 2015
[2]温室自主移动机器人平台研究[D]. 贾士伟.西华大学 2015
[3]齿轮齿条式转向机构转向特性研究[D]. 吴晓建.重庆理工大学 2009
[4]移动机器人行走系统的运动学分析和稳定性研究[D]. 侯国庆.河北工业大学 2007
[5]椭球、投影参数变化对高斯平面坐标的影响[D]. 陆彩红.同济大学 2006
本文编号：3538994
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