GPS组合模糊控制除草机器人导航系统研究

发布时间：2017-02-05 20:20

  本文关键词：GPS组合模糊控制除草机器人导航系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

《昆明理工大学》 2015年

GPS组合模糊控制除草机器人导航系统研究

丁巍  

【摘要】：农田杂草是田间非栽培植物,属于田间作物生长的主要危害之一,会降低作物产量和质量。常见除草方法主要以化学除草、人工除草为主,这些方法容易对环境产生影响,造成化学试剂的浪费,同时还会增加劳动强度。为降低化学药物除草使用剂量,保护环境,降低劳动强度,农田作业越来越需要农业机器人,使得农业机器人一直都是农业工程科技研究的热点。农业机器人中常用的导航方式主要有航位推算、GPS、光反射导航,这些导航方式各有其优缺点,但总体精度较低、鲁棒性较差,难以适应复杂、多变的农田作业环境。本文开展了除草机器人核心技术导航系统研究,在综述国内外除草机器人导航技术基础上,研究了GPS组合模糊控制的导航技术,为除草机器人的后续研发和应用奠定理论基础。(1)针对除草机器人导航要求,比较不同导航方式,如：航位推算、GPS、光反射导航以及模糊控制导航优缺点,确定研究导航方式——GPS组合模糊控制导航。(2)概述GPS组成及其定位原理,分析GPS导航时的误差。针对除草机器人在田间所需行的确定,研究GPS在除草机器人田间行中的方法、可行性及精度,试验结果显示：GPS在除草机器人中能够准确的确定杂草所在的行,并将其反馈给除草机器人中,保证除草机器人能够运行到X轴坐标(2,3)之间,完成除草机器人行的确定。(3)利用导航角、导航距建立模糊控制规则、数据库,确定除草机器人在行间的行走路径。试验表明：GPS组合模糊控制对除草机器人导航方法可行,误差较低,成本廉价。通过GPS信号接收机能够准确的确定其田间所在行,利用模糊控制器确定所在列,除草机器人运行过程中需要根据导航角和导航距实施动态调整,保持导航的稳定性和可靠性。(4)利用Matlab Simulink软件将GPS、模糊控制器得到的输入、输出信号作为模拟数据进行信号仿真,结果显示：GPS组合模糊控制对除草机器人导航易于实现、系统响应快、鲁棒性好,进一步验证理论成果。(5)对导航系统性能进行测试：脱离轨道试验、避障能力测试、纠正及纠偏能力测试,验证GPS组合模糊控制导航可行性和可靠性。本文研究了GPS在田间行的定位导航方法,分析了模糊控制对田间列的定位导航,保证了除草机器人能够根据杂草位置进行精确导航,为田间除草机器人导航提供了一种新的思路,为农业机器人的相关研究奠定了理论和技术基础。

【关键词】：
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S224.4;P228.4
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 温效朔;;机器人技术在农业上的开发与应用现状[J];安徽农业科学;2007年11期

2 黄凯;吕华新;;虚拟参考站技术(VRS)在城市控制网应用中的精度分析[J];测绘与空间地理信息;2007年06期

3 曹超;马磊;赵舵;李应;;基于ARM的移动机器人组合导航系统设计与实现[J];传感器与微系统;2013年02期

4 张明路,戈新良,唐智强,刘兴荣;多传感器信息融合技术研究现状和发展趋势[J];河北工业大学学报;2003年02期

5 李发忠;赵德安;马从国;;FANUC_M-6iB型机器人运动学逆解研究[J];机械设计与制造;2008年10期

6 王吉岱;卢坤媛;徐淑芬;雷云云;;四足步行机器人研究现状及展望[J];制造业自动化;2009年02期

7 宋亦旭,谈大龙;基于内部传感器的轮式移动机器人运动速度估计[J];控制理论与应用;2003年04期

8 唐振民,赵春霞,杨静宇,张进;基于动态规划思想的多机器人路径规划[J];南京理工大学学报(自然科学版);2003年05期

9 万丽芹,邱白晶;DGPS在精确农业应用中定位精度的实验研究[J];农机化研究;2003年01期

10 陈志刚;张启甲;邱白晶;王坤;;基于酶传感的农药浓度快速检测装置研究[J];农机化研究;2011年12期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 安爱琴;余泽通;王宏强;聂永芳;;机器视觉技术在农业机械上的应用[J];安徽农业科学;2007年12期

2 邵刚;毛罕平;;农业机械机器视觉导航研究进展[J];安徽农业科学;2007年14期

3 薛金林;徐丽明;;多功能农业机器人及其关键技术分析[J];安徽农业科学;2009年15期

4 赵博;毛恩荣;毛文华;;农用车辆视觉导航系统的设计[J];安徽农业科学;2010年16期

5 迟德霞;王洋;;农业机械视觉导航基准线识别算法研究[J];安徽农业科学;2012年22期

6 赵玉普;冯书兴;白红莉;曹裕华;;空天预警侦察信息分析及融合模型研究[J];兵工自动化;2008年05期

7 陈浩;丁希仑;;四足变结构机器人的运动学分析[J];北京科技大学学报;2012年01期

8 胡劲草;;室内自主式移动机器人定位方法研究[J];传动技术;2006年04期

9 杨波;秦永元;严恭敏;;列车组合导航系统研究与仿真[J];传感技术学报;2007年01期

10 侯文生;戴加满;郑小林;杨琴;吴小鹰;许蓉;;基于加速度传感器的前臂运动姿态检测[J];传感器与微系统;2009年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 杜奕;迟毅林;伍星;;信息融合在设备监测和故障诊断中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

2 张春龙;黄小龙;刘卫东;张妍;李南;张俊雄;李伟;;基于机器视觉的锄草机器人信息获取方法研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

3 杨飞;刘刚;刘寅;孟庆宽;王泷;刘兆祥;;基于机器视觉的农机具自动导航系统[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

4 李军政;李明;;基于全方位视觉定位系统四标识定位算法研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

5 李明;;全方位视觉定位系统标识方位角研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

6 斯日古楞;李海滨;包长春;;基于模糊控制的移动机器人路径规划研究[A];力学与工程应用（第十三卷）[C];2010年

7 邓超;吴强;孙光民;;基于DSP的SINS／SGPS车载组合导航系统设计[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集（上）[C];2006年

8 闫宏莉;柳亦兵;韩晓娟;;机械设备故障诊断中的信息融合方法[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年

9 邓巍;丁为民;;多传感器信息融合技术在水果质量评价中的应用[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第一分册[C];2005年

10 陈怡群;常春;肖体琼;;GPS在精准农业应用中定位精度的实验研究[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第三分册[C];2005年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 夏全喜;车载组合导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 叶萍;MEMS IMU/GNSS超紧组合导航技术研究[D];上海交通大学;2011年

3 唐晶磊;喷药机器人杂草识别与导航参数获取方法研究[D];西北农林科技大学;2010年

4 杨斯博;基于自组织多Agent系统的智能控制与决策研究[D];天津大学;2012年

5 雷艳敏;多机器人系统的动态路径规划方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

6 薛英花;智能空间中基于多模式信息获取的物品定位与物品管理[D];山东大学;2011年

7 魏延富;机电伺服触觉式秸秆导向系统试验研究[D];中国农业大学;2005年

8 王承;基于神经网络的模拟电路故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2005年

9 陈楸;惯性导航系统中非线性问题的数值方法[D];西北工业大学;2004年

10 尚捷;MIMU及其与GPS组合系统设计与实验研究[D];清华大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年

2 雷云云;基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析[D];山东科技大学;2010年

3 李朋勇;基于全矢高阶谱的故障诊断方法及其应用研究[D];郑州大学;2010年

4 王博;全景视觉智能移动机器人固有环境定位[D];哈尔滨工程大学;2010年

5 李林;多足仿生机器蟹结构设计及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

6 王涵毅;无陀螺惯性组合导航系统滤波方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

7 任春荣;非接触静电电位测量系统研究与设计[D];大连理工大学;2010年

8 郑婕;GPS/INS组合导航及非线性滤波方法在导航系统中的应用研究[D];大连理工大学;2010年

9 王启春;六自由度开放式工业机器人控制系统设计[D];华东理工大学;2011年

10 王宇;基于未知环境下的机器人遍历算法[D];昆明理工大学;2008年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王小平,王彦芳,李夏青;非介入式智能超声波流量计[J];半导体技术;2000年05期

2 林伟;付昌伟;;nA级电流检测电路和抗干扰技术研究[J];微纳电子技术;2008年07期

3 王艳东,黄继勋,范跃祖;GPS/INS组合导航系统半实物仿真研究[J];北京航空航天大学学报;1999年03期

4 邓建球;李海军;胡松;罗熊;;基于特征模型和模糊动态特征模型自适应控制方法的网络控制系统[J];北京科技大学学报;2012年01期

5 于金霞;蔡自兴;邹小兵;段琢华;;基于激光雷达的移动机器人障碍测距研究[J];传感器与微系统;2006年05期

6 王志豪;虚拟参考站技术在工程测量中的应用[J];测绘通报;2004年11期

7 刘业光,欧海平;GPS网络RTK虚拟参考站技术在广州的应用前景初探[J];城市勘测;2002年02期

8 查选芳，张融甫;多足步行机器人腿机构的运动学研究[J];东南大学学报;1995年02期

9 纪良文,蒋静坪;机器人超声测距数据的采集与处理[J];电子技术应用;2001年04期

10 汪洋;郭晨;孙富春;沈智鹏;;基于动态神经模糊算法的船舶航向自适应控制[J];哈尔滨工程大学学报;2009年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 丁承君;基于神经网络和模糊控制的移动机器人墙跟踪[D];河北工业大学;2000年

2 李成钢;基于多基站网络的VRS技术及其误差分析与建模[D];西南交通大学;2003年

3 杨小军;虚拟参考站（VRS）技术与差分改正信息的研究[D];西南交通大学;2005年

4 李竞驰;果园多作业辅佐机器人系统研究与设计[D];沈阳工业大学;2007年

5 梁焕兵;基于RFID和超声波传感器的移动机器人研制及导航研究[D];武汉理工大学;2009年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 杨世强;傅卫平;;基于行为动力学的智能机器人导航行为演化研究[J];应用力学学报;2008年01期

2 邹细勇,诸静;基于混合遗传模拟退火算法的矢量场机器人导航(英文)[J];控制理论与应用;2003年05期

3 李华兴;;MTx陀螺仪在自动机器人导航控制中的应用研究[J];中国科技信息;2012年13期

4 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 马哲文;齐伟;鲁守银;;基于智能空间的服务机器人导航定位研究[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年

2 封金星;刘伯胜;;用于水下机器人导航的长基线水声定位系统[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（上册）[C];2001年

3 王姮;解兴哲;刘冉;;结合RFID和视觉的巡逻机器人导航与定位[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

4 胡贵池;;机器人导航中的超声传感器障碍检出[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年

5 屠珺;;一种基于迭代式RELIEF算法的农业机器人导航场景在线特征选取方法[A];中国农业工程学会2011年学术年会（CSAE 2011）论文摘要集[C];2011年

6 杨高波;金炜;徐铁峰;;机器人导航用红外双目视觉系统的设计与实现[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference（CCDC）[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 蒲欣;[N];上海科技报;2000年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 田丰;煤矿探测机器人导航关键技术研究[D];中国矿业大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 丁巍;GPS组合模糊控制除草机器人导航系统研究[D];昆明理工大学;2015年

2 刘翔宇;基于情感感知的多机器人导航行为决策系统研究[D];广东工业大学;2011年

3 吉祥子;神经外科手术机器人导航定向系统的研究[D];辽宁工学院;2007年

4 张子君;社会群优化算法及其在机器人导航中的应用[D];华东理工大学;2014年

5 董承鹏;家庭服务机器人导航系统研究[D];天津大学;2008年

6 鄂松昙;神经外科手术机器人导航定向系统研究[D];南京理工大学;2004年

7 朱心放;基于强化学习的服务机器人导航研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

8 程新宇;基于视觉的机器人导航[D];北京交通大学;2009年

9 许心德;环境部分未知情况下的服务机器人导航研究[D];中国科学技术大学;2009年

10 肖占春;基于双目立体视觉的机器人导航研究[D];东北师范大学;2008年

  本文关键词：GPS组合模糊控制除草机器人导航系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：240249