基于视觉伺服反馈的农业机器人导航控制研究
发布时间：2021-02-16 07:25
随着我国农业现代化进程的加快,农业生产日益朝着智能化、精确化的方向发展,伴随而来的农业机器人的研究也越来越火热。本文主要针对农业机器人在田间自动识别路径并控制机器人进行路径跟踪的问题进行研究,主要包含两个方面:1、基于视觉的路径识别。基于视觉的农业机器人路径识别,存在识别率低、速度慢、易受光照、杂草影响等问题。针对这些问题,本文采用光照无关量进行光照干扰的剔除。利用混合阈值法进行图像分割,在提高识别率的基础上加快识别速度。通过投影法进行作物行的识别,利用偏移行中线方法进行作物行的划分,提高识别率。最后利用最小二乘法进行作物行的直线回归,加快作物行识别速度。农业机器人自动导航作业时,摄像机的位置基本固定,本文将作物行的图像坐标转换为世界坐标,以获取农业机器人在世界坐标系中与导航路径之间的偏移情况。与传统农业机器人作物行识别方法相比,本文方法数据运算量小,平均耗时短,作物行识别准确率高,能够有效地确定农业机器人的导航路径。2、基于强化学习方法的路径跟踪研究。本文在对农业轮式机器人进行双轮差速运动学建模与分析的基础上,利用图像处理结果作为反馈信息,使用强化学习补偿PID的方法进行双轮速度决策...
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
西红柿采摘机器人Figure1.1TomatoPickingRobot美国的农业机器人理论与应用也比较成熟，尤其是在农场化的生产中
图 1.2 谷物自动收割机Figure1.2 Grain Automatic Harvester1.2.2 国内研究应用现状我国的农业生产活动，刚刚过去的二三十年的时间中，经历了巨大的变革，从开始的纯手工化的原始农业，逐渐减轻劳动负担的机械化农业，再到科学化生产的生物农业，如今正式的进入了信息化农业的时代。近年来，随着城市化的发展，我国的劳动力成本越来越高，大量的农民涌向城市，在我国农业土地流转政策的引领下，农业生产出现了规模化
(a) 黄瓜采摘机器人 (b)田间智能锄草机器人图 1.3 中国农业机器人Figure1.3 Agricultural Robot in China.1.3 农业机器人路径识别与导航农业机器人自动导航技术在农业机器人自动化与智能化的改造中，占有着举足轻重的地位。自动导航技术包含三个方面：定位技术、路径获取技术和路径跟踪技术，即自动导航技术可以用来解决农业机器人的我在哪里，我要到哪里去的问题。在经历了沿犁沟、田垄、农作物行的机械触杆导航，预埋引导电缆的有线引导，地磁导航，无线或者激光导航，用惯性导航进行航程推算等多中导航方式的发展经历后，目前对自动导航定位研究主要集中在 GPS 导航、机器视觉导航和激光导航三种方式上[24-25]。(1)GPS 导航。GPS 定位实际上是通过四颗已知位置的卫星，使用接收机获取四颗卫星的高度信息，并通过一定算法求出某时刻该接收机所在的三维位置坐标。GPS 定位可以提供全球全天候的定位，具有定位精度高、观测时间短、可提供全球统一的三维地心坐标的优点。但 GPS 同样存在着其难以克服的缺点，气候、电离层、对流层、空气变化、电磁波
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进球面透视投影的鱼眼图像畸变校正方法[J]. 王向军,白皓月,吴凡璐,叶秀玲. 图学学报. 2018(01)
[2]基于参考透镜法的数字全息显微相位畸变校正技术[J]. 曾雅楠,雷海,刘源,胡晓东,朱芮,苏康艳. 光子学报. 2018(01)
[3]现代农业——农业机器人的应用[J]. 赵敏,杨斌,杨春俊. 中国高新技术企业. 2016(35)
[4]图像传感器的规格与镜头焦距转换系数[J]. 路长伟. 科技视界. 2016(27)
[5]农业机械导航关键技术发展分析[J]. 张琳洁,张文爱,韩应征,周建军,王秀,蔡吉晨. 农机化研究. 2016(06)
[6]农业机械导航技术的发展与应用[J]. 田浪帆. 南方农机. 2016(05)
[7]数字图像处理的一种新方法[J]. 李国军. 鞍山师范学院学报. 2016(02)
[8]自然光照下基于粒子群算法的农业机械导航路径识别[J]. 孟庆宽,张漫,杨耿煌,仇瑞承,项明. 农业机械学报. 2016(06)
[9]试论农业机械化对农业现代化的促进和推动作用[J]. 孙维华. 中国农业信息. 2015(03)
[10]基于移动平台的印刷网点检测技术[J]. 丁海洋,姚佳楠,王明飞. 北京印刷学院学报. 2014(04)
博士论文
[1]农业机器人视觉导航系统及其光照问题的研究[D]. 安秋.南京农业大学 2008
硕士论文
[1]基于GPS的农机自动导航系统的研究与设计[D]. 张琳洁.太原理工大学 2016
[2]结构裂纹的机器视觉识别算法研究[D]. 赵亚峰.湖南科技大学 2016
[3]基于机器视觉的气动采摘机器人研究[D]. 贺橙林.上海交通大学 2015
[4]基于多异构特征融合的行人检测系统研究[D]. 王雪琳.东北大学 2014
[5]基于支持向量机的城市道路交通状态判别方法研究[D]. 马法平.青岛科技大学 2014
[6]基于图割的快速图像分割研究与实现[D]. 毕源良.西安电子科技大学 2014
[7]一种多指手及其力/位置控制系统研究[D]. 王鑫.上海交通大学 2014
[8]多功能自主农业机器人研制[D]. 王宝梁.南京农业大学 2013
[9]无刷直流电机无位置传感器控制系统的研究与实现[D]. 黄唯.湖南大学 2012
[10]数控样箱自动成形控制模型研究[D]. 宋志鹏.武汉理工大学 2012
本文编号：3036415
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
西红柿采摘机器人Figure1.1TomatoPickingRobot美国的农业机器人理论与应用也比较成熟，尤其是在农场化的生产中
图 1.2 谷物自动收割机Figure1.2 Grain Automatic Harvester1.2.2 国内研究应用现状我国的农业生产活动，刚刚过去的二三十年的时间中，经历了巨大的变革，从开始的纯手工化的原始农业，逐渐减轻劳动负担的机械化农业，再到科学化生产的生物农业，如今正式的进入了信息化农业的时代。近年来，随着城市化的发展，我国的劳动力成本越来越高，大量的农民涌向城市，在我国农业土地流转政策的引领下，农业生产出现了规模化
(a) 黄瓜采摘机器人 (b)田间智能锄草机器人图 1.3 中国农业机器人Figure1.3 Agricultural Robot in China.1.3 农业机器人路径识别与导航农业机器人自动导航技术在农业机器人自动化与智能化的改造中，占有着举足轻重的地位。自动导航技术包含三个方面：定位技术、路径获取技术和路径跟踪技术，即自动导航技术可以用来解决农业机器人的我在哪里，我要到哪里去的问题。在经历了沿犁沟、田垄、农作物行的机械触杆导航，预埋引导电缆的有线引导，地磁导航，无线或者激光导航，用惯性导航进行航程推算等多中导航方式的发展经历后，目前对自动导航定位研究主要集中在 GPS 导航、机器视觉导航和激光导航三种方式上[24-25]。(1)GPS 导航。GPS 定位实际上是通过四颗已知位置的卫星，使用接收机获取四颗卫星的高度信息，并通过一定算法求出某时刻该接收机所在的三维位置坐标。GPS 定位可以提供全球全天候的定位，具有定位精度高、观测时间短、可提供全球统一的三维地心坐标的优点。但 GPS 同样存在着其难以克服的缺点，气候、电离层、对流层、空气变化、电磁波
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进球面透视投影的鱼眼图像畸变校正方法[J]. 王向军,白皓月,吴凡璐,叶秀玲. 图学学报. 2018(01)
[2]基于参考透镜法的数字全息显微相位畸变校正技术[J]. 曾雅楠,雷海,刘源,胡晓东,朱芮,苏康艳. 光子学报. 2018(01)
[3]现代农业——农业机器人的应用[J]. 赵敏,杨斌,杨春俊. 中国高新技术企业. 2016(35)
[4]图像传感器的规格与镜头焦距转换系数[J]. 路长伟. 科技视界. 2016(27)
[5]农业机械导航关键技术发展分析[J]. 张琳洁,张文爱,韩应征,周建军,王秀,蔡吉晨. 农机化研究. 2016(06)
[6]农业机械导航技术的发展与应用[J]. 田浪帆. 南方农机. 2016(05)
[7]数字图像处理的一种新方法[J]. 李国军. 鞍山师范学院学报. 2016(02)
[8]自然光照下基于粒子群算法的农业机械导航路径识别[J]. 孟庆宽,张漫,杨耿煌,仇瑞承,项明. 农业机械学报. 2016(06)
[9]试论农业机械化对农业现代化的促进和推动作用[J]. 孙维华. 中国农业信息. 2015(03)
[10]基于移动平台的印刷网点检测技术[J]. 丁海洋,姚佳楠,王明飞. 北京印刷学院学报. 2014(04)
博士论文
[1]农业机器人视觉导航系统及其光照问题的研究[D]. 安秋.南京农业大学 2008
硕士论文
[1]基于GPS的农机自动导航系统的研究与设计[D]. 张琳洁.太原理工大学 2016
[2]结构裂纹的机器视觉识别算法研究[D]. 赵亚峰.湖南科技大学 2016
[3]基于机器视觉的气动采摘机器人研究[D]. 贺橙林.上海交通大学 2015
[4]基于多异构特征融合的行人检测系统研究[D]. 王雪琳.东北大学 2014
[5]基于支持向量机的城市道路交通状态判别方法研究[D]. 马法平.青岛科技大学 2014
[6]基于图割的快速图像分割研究与实现[D]. 毕源良.西安电子科技大学 2014
[7]一种多指手及其力/位置控制系统研究[D]. 王鑫.上海交通大学 2014
[8]多功能自主农业机器人研制[D]. 王宝梁.南京农业大学 2013
[9]无刷直流电机无位置传感器控制系统的研究与实现[D]. 黄唯.湖南大学 2012
[10]数控样箱自动成形控制模型研究[D]. 宋志鹏.武汉理工大学 2012
本文编号：3036415
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