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基于Kinect的温室采摘运输自动跟随系统的研制

发布时间:2023-05-20 10:17
  采摘运输作业是温室生产中的重要作业环节之一,其劳动强度大、作业频次高。合理地使用自动化搬运工具有助于提高生产效率、减轻劳动强度。应用于现代化温室的轨道运输车可用于大型温室内的采摘物品运输,但其需要专用轨道,不适合量大面广的塑料大棚和日光温室使用。本文针对我国常用温室的结构特点,设计了一种能够自动跟随采摘人员的机械化搬运工具,实现了多种路径下的自动跟随功能和采摘物品运输功能。本文的主要研究内容及结论如下:(1)提出了基于Kinect导航的技术方案,设计了人体检测系统。根据本课题的研究特点,设计了基于能够感知距离信息的Kinect传感器的导航定位系统。采用加权中值滤波算法对获取到的深度图像进行预处理,通过图像分割、边缘提取等方法对深度信息进行人体骨骼提取,并探究了不同作业姿势和不同作物遮挡情况下的人体识别率,确定了最佳跟随目标点。可行性试验表明人体检测系统的理论值和测量值相关性显著,为设计跟随系统提供了较好的理论依据。(2)搭建了基于Kinect导航的自动跟随系统。根据设施温室的作业环境和作业需求对自动跟随系统的机械结构进行了设计,完成硬件选型和布置。明确了车身结构参数、载重性能和转向性能...

【文章页数】:82 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 温室采摘运输作业研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 体感技术研究进展
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 存在的问题
    1.5 主要研究内容和技术路线
        1.5.1 主要研究内容
        1.5.2 技术路线
    1.6 本章小结
第二章 人体检测系统的设计与分析
    2.1 Kinect简介
    2.2 深度数据的采集
    2.3 人体目标检测
        2.3.1 深度图像预处理
        2.3.2 Kinect骨骼数据采集
        2.3.3 人体目标跟踪
        2.3.4 空间坐标转换
        2.3.5 人体位置标定试验
    2.4 本章小结
第三章 自动跟随系统整体设计与分析
    3.1 系统需求分析
    3.2 机械结构设计
        3.2.1 车身结构设计
        3.2.2 转向机构
    3.3 硬件选型与设计
        3.3.1 微控制器模块
        3.3.2 驱动模块
        3.3.3 稳压模块
        3.3.4 传感器模块
        3.3.5 显示模块
    3.4 本章小结
第四章 自动跟随系统控制算法设计及软件实现
    4.1 自动跟随系统运动学模型分析
    4.2 路径追踪控制算法设计
        4.2.1 纯追踪模型的建立
        4.2.2 复杂路径优化
    4.3 模糊控制器设计
        4.3.1 模糊控制原理
        4.3.2 模糊控制器的组成
        4.3.3 输入变量模糊化
        4.3.4 模糊规则库建立
        4.3.5 控制器解模糊化
    4.4 自动跟随系统下位机软件设计
        4.4.1 自动跟随控制主程序
        4.4.2 跟随策略获取子程序
        4.4.3 电机控制子程序
        4.4.4 手动控制子程序
    4.5 本章小结
第五章 自动跟随系统试验研究与分析
    5.1 纯追踪模型系统试验与分析
        5.1.1 直线、S形线路径跟随性能试验
        5.1.2 复杂路径跟随系统性能试验
    5.2 温室跟随性能验证
    5.3 自动跟随系统不同工况下跟随性能测试
        5.3.1 不同载重条件下跟随性能测试
        5.3.2 不同路况下的跟随性能测试
        5.3.3 引导人行走速度不同时的跟随性能
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要研究结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的论文



本文编号:3820938

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