基于机器视觉的步行插秧机自主导航关键技术研究

发布时间：2023-03-18 17:11

　　随着老龄化社会问题的日益加剧，以及农村劳动力的工业化转移，智能化是未来农业机械发展的必然趋势，自主导航技术已成为国际上农业机械领域研究的热点问题。水稻是我国最重要的粮食作物之一，步行式插秧机以其小巧、灵活、节能等特点在我国南方地区广泛应用，但其劳动强度大，更迫切需要开展自主导航研究。在导航方式的选择上，视觉导航与其他导航方式相比，具有系统构建简单、导航精度好，实时性强等优势。因此，本文以步行插秧机为平台，提出了一种较新颖的插秧机自动化解决方案，即引入无线远程监控系统作为辅助系统，开展基于步行式插秧机的自主视觉导航关键技术研究。主要研究工作概括如下： 1）辅助行走机构的研制 设计并研制出了具有升降功能的辅助行走机构。在分析了插秧机原有行走机构及升降机构的基础上，设计了两种辅助行走机构方案，并对第一种方案进行了机构分析与杆长参数的计算。经试验验证：带有辅助行走机构的插秧机呈三轮着地布局，自主行走更平稳，有利于自主作业；辅助行走机构还实现了在升降时，机具前部和后部同时升降同样高度，从而保证了安装的摄像头拍摄角度不变，捕获有效视频信息用于导航。 2）无线远程监控系统的构建 构建了基于插秧机平台...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 农业机械的发展趋势
        1.1.2 插秧机的自动化、智能化发展
        1.1.3 基于小型插秧机自主视觉导航研究的意义
    1.2 农业车辆视觉导航的国内外研究现状
        1.2.1 农业车辆视觉导航的国外研究现状
        1.2.2 农业车辆视觉导航的国内研究现状
    1.3 课题研究的主要内容
第二章 步行插秧机的自主导航系统的总体设计
    2.1 步行插秧机平台介绍
    2.2 系统平台的总体设计
    2.3 各部分子系统构建
        2.3.1 图像无线传输网络
        2.3.2 上位机视觉导航系统
        2.3.3 控制信号无线传输网络
        2.3.4 下位机控制信号处理系统
        2.3.5 气动执行系统
    2.4 插秧机自主作业流程
    2.5 本章总结
第三章 步行插秧机辅助行走机构的设计
    3.1 步行插秧机自有升降机构分析
    3.2 辅助行走机构设计方案一
        3.2.1 工作原理
        3.2.2 方案一的机构分析
        3.2.3 杆长参数计算
        3.2.4 辅助行走机构设计方案一实验
    3.3 辅助行走机构设计方案二
        3.3.1 工作原理
        3.3.2 辅助行走机构设计方案二实验
    3.4 本章小结
第四章 步行插秧机无线远程监控系统的设计与实现
    4.1 无线远程监控技术介绍
    4.2 无线网络的组建
        4.2.1 图像传输无线网络
        4.2.2 控制信号无线传输网络
    4.3 监测点的设计开发
        4.3.1 单片机控制信号处理模块
        4.3.2 气动执行系统
    4.4 监控中心控制软件设计
    4.5 无线遥控实验和远程监控实验
        4.5.1 实验目的
        4.5.2 实验设备
        4.5.3 试验结果
    4.6 本章总结
第五章 步行插秧机的视觉导航系统的设计
    5.1 步行插秧机视觉导航系统的总体设计
    5.2 基于OpenCV的摄像机标定与结果分析
        5.2.1 摄像机标定原理介绍
        5.2.2 标定的实现与实验结果
    5.3 导航基准线的提取
        5.3.1 图像预处理
        5.3.2 提取基准秧苗行直线及田埂检测
    5.4 导航参数的获取
    5.5 决策控制系统设计
        5.5.1 模糊控制简要介绍
        5.5.2 模糊控制器的设计与实现
        5.5.3 实验仿真
    5.6 本章总结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读硕士学位期间获得成果



本文编号：3763534