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割草机器人视觉导航与跟踪控制研究

赵凯慧  
【摘要】: 随着草坪业的发展,割草机器人具有自动驾驶功能,其有着广泛的应用价值。目前自动割草的方法大多为用电缆将割草区域包围起来,通过传感器测出工作区域的边界信息。本文采用CCD视觉传感器检测出草坪与路面的边界,在基于视觉的基础上对割草机器人进行导航控制。 识别出草坪与路面的边界是研究的第一步。本文对草坪边界的灰度图像进行边界识别的过程是:中值滤波处理,最小误差的阀值分割,目标图像的填充,边界提取,直线拟合。仿真结果表明这些算法能够满足割草机器人导航控制系统的要求。 跟踪控制技术是割草机器人研究中的另一个关键技术。因而,如何设计出一种跟踪误差小、动态响应快、能适应多种复杂环境、且具有较好鲁棒性能的控制系统是十分重要的。本文采用模糊控制中的拟人控制器对割草机器人进行控制。各种复杂环境下的仿真计算结果表明,该控制系统使割草机器人具备对各种路径跟踪的能力和抗噪声干扰的能力。 根据对割草机器人的任务要求,设计了边界识别和路径跟踪系统,试验结果表明,在给定的割草机器人的起始速度为0.5m/s、CCD俯仰角为18°、采集频率为2 Hz的情况下,跟踪误差在要求的范围内。


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