基于激光导航的履带自走式机器人控制系统研究

发布时间：2021-01-20 03:01

　　本文以激光扫描仪为核心,设计了一款履带自走式机器人的导航控制系统,主要应用于农作物的植保,是农业机械自动化与信息化的产物。以履带底盘为平台,以激光扫描仪为导航设备,实现机器人在农业环境中壁障自走功能,对直线和曲线路径分别设计了不同路径规划算法,导航控制系统则采用较为优越的模糊控制,本设计总体包括通讯系统、驱动控制系统、导航算法等,其中导航算法为本文的设计核心,主要内容如下:（1）设计机器人的履带底盘电控系统,主要搭建一个可靠的设计平台,为设计导航做准备,通讯系统总体框架及各部分通讯设备选型,驱动控制设备的原理分析及选型依据,并介绍了激光扫描仪的导航原理,对激光扫描仪的误差产生原因做了详细分析。（2）详细设计了障碍物定位和路径规划算法,首先对扫描得到的地图做离散化处理,用坐标变换将目标点集从极坐标变换到直角坐标,对障碍物群做目标点的聚类处理,将点集用单点表示。直线路径规划采用最小二乘法拟合直线路径,曲线路径先用二次函数拟合之后再用零点取切线的方法来实现直线跟随曲线的目的。两种路径规划算法在执行中通过计算二次函数某段弧曲率的方法来选择规划直线路径或曲线路径。（3）路径规划仅仅是导航实现的准... 

【文章来源】：安徽农业大学安徽省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同领域中具有代表性的机器人

根据环境的不同，机器人的行走模式分为窄区域行驶和宽区域行驶两非常好，在乌尔姆中心车站客流量高峰时期，对这款轮椅机器人进行的实地考验，结果表明运行可靠。着半导体技术进步，多传感器融合技术开始逐渐取代单一导航技术 36福大学 Vijay Subramanian 等利用多路GPS 融合技术，研制了一套四通航系统 39，以约翰迪尔7000拖拉机为平台试验，相比单路GPS 技术，多线行走时横向偏差最大 2 .5cm，航向偏角平均值 1 。日本 Yoshisada N RTK & GPS 定位技术 40，以插秧机为平台开发了一套导航系统，用光插秧机前进方向，用GPS 检测插秧机当前高度和规划路径，在稻田试 1 .8m/s的速度匀速前进，横向偏差最大为 0 .12cm航向偏角最大 13 ，此插秧机工作需要。国 Khot L.R 等采用视觉导航与激光导航融合的技术 41，以一款小型的平台，在果树试验中平均横向偏差为 4 .4cm，如图 1.2 所示。

图 1.3 激光扫描仪与 GPS 融合技术的研究现状在导航系统的研究也取得了许多成果，西北农林科技大学的刘沛陈田拖拉机为平台 43，采用激光导航为拖拉机设计了自走导航系统实现了直线和曲线自走，直线行走采用PID控制，利用随机抽样一曲线导航控制系统采用模糊控制，三个输入量分别为前轴横向偏差航向偏角三个量，对应六种位置关系，直线行走横向偏差最大 0 .1横向偏差为 0 .17m。设计结构如图 1.4 所示，激光扫描仪位于拖拉传感器用于测量转角。


本文编号：2988234