收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于激光测距仪的果园移动机器人避障系统研究

戚树腾  
【摘要】:为提高果园作业自动化程度,减少劳动力消耗,进一步推进机器人的应用,开发了一种果园移动机器人,能够作为果园修剪、喷药、采摘作业平台。本文以德国SICK公司生产的LMS291激光测距传感器作为环境探测设备,以自制OrBot-1机器人为平台,设计了相应的避障控制系统,实现了模拟果园环境下机器人的自主避障行走,主要研究内容如下:(1)搭建了移动机器人的硬件平台,对其中的各个设备进行了详细的描述,介绍了整个控制系统的工作流程,对整个系统运行的架构进行了设计,建立了坐标系统模型,激光传感器模型,对极坐标系与直角坐标系相互之间的转换过程及转换公式进行了推导,实现障碍物的准确定位,并对激光传感器的误差进行了分析和讨论。(2)对激光传感器获得的数据进行提取并进行预处理,以减少了数据的存储量,提高系统的动态性能。提出了障碍物识别算法,对障碍物群进行了分类。建立了以激光传感器为原点的滚动窗口,实时识别窗口内障碍物,并将环境中相邻之间间距小于机器人宽度的障碍物进行合并,得到能够使机器人规划导航路径的障碍物群。(3)通过霍夫变换对果树树行进行了导航路径拟合,提取了树行间的直线,并将树行间中心线作为导航路径。基于PID控制设计了机器人直线行驶控制器,试验结果表明,当机器人在模拟果园环境下以0.14m/s速度行驶时,最大横向偏差为0.26m。(4)对果园移动机器人的避障策略进行了研究,设计了包含紧急避障、精确规划避障控制结构,该结构能够随着果园环境的变化而自主地调整障碍物感知过程及整个路径规划策略,以适应不同的障碍物条件下避碰的要求。利用传感器实时获得的局部环境信息,将果树与障碍物区分,寻找机器人可以通过的区间,规划导航的路径拟合线。采用模糊控制设计避障系统控制器,以机器人横向偏差和航行角作为模糊控制器的输入量,以履带变化量△u作为控制器的输出量,并通过实验验证了整个避障系统的稳定性。(5)以VC++作为开发平台,完成了从导航数据的获取,设计路径规划算法,控制指令的发送和执行等一系列程序的开发,完成了对整个避障控制系统的总体设计


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张振喜;焦国太;邓光明;梁聪聪;;室内清洁机器人协作技术研究[J];机械;2010年12期
2 陈阳舟;王文星;代桂平;;基于角度优先的多机器人围捕策略[J];北京工业大学学报;2012年05期
3 蒋新松;国外机器人的发展及我们的对策研究[J];机器人;1987年01期
4 沈慧娟;袖珍机器人别动队[J];国外科技动态;2004年02期
5 孟庆鑫,魏洪兴,王立权,杨青梅,王岚;基于蠕动原理拱泥机器人方案研究[J];中国造船;2001年01期
6 程远;机器人软件编程方法[J];无锡职业技术学院学报;2002年02期
7 孟庆鑫,王茁,王殿君,王立权,屠治国;“穿地龙”机器人总体方案分析与研究[J];哈尔滨工程大学学报;2003年03期
8 丁滢颍;何衍;蒋静坪;;基于个性演化的多机器人自组织[J];模式识别与人工智能;2003年02期
9 张汝波,王兢,孙世良;具有环境自适应能力的多机器人编队系统研究[J];机器人;2004年01期
10 张飞,陈卫东,席裕庚;多机器人协作探索的改进市场法[J];控制与决策;2005年05期
11 李新征,易建强,赵冬斌;基于视觉的机器人定位精度提高方法[J];计算机测量与控制;2005年06期
12 王京;机器人时代向我们走来——日本爱知世博会侧闻[J];机器人技术与应用;2005年04期
13 孙博云;谭定忠;;检线机器人功能与结构的设计[J];机械工程师;2006年01期
14 何祥林;;机器人中的多传感器信息融合技术[J];科技信息(学术研究);2006年06期
15 李香;李亮玉;李峰;张少东;;机器人焊接过程控制参数实时修正的实现[J];焊接技术;2007年04期
16 陈飞;蔡健荣;;柑橘收获机器人技术研究进展[J];农机化研究;2008年07期
17 张捍东;吴玉秀;岑豫皖;;多机器人合作与协调研究进展[J];计算机工程与应用;2008年24期
18 赵小川;罗庆生;韩宝玲;;机器人多传感器信息融合研究综述[J];传感器与微系统;2008年08期
19 苏鸿明;陈雄;韩建达;;多机器人的改进型边界探索算法[J];系统工程与电子技术;2009年04期
20 赵强;岳永恒;;仿生连续体机器人的研究现状和展望[J];机械设计;2009年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 石为人;周伟;王楷;苏士娟;;家庭清洁机器人自主充电研究[A];2010中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2010年
2 李长松;孙国林;韩胜利;;机器人料箱取件形式及控制方法[A];2013中国汽车工程学会年会论文集[C];2013年
3 孟正大;戴先中;;基于神经网络逆系统方法的机器人柔顺性控制[A];江苏省自动化学会七届四次理事会暨2004学术年会青年学者论坛论文集[C];2004年
4 陈天皓;钱成;谈英姿;;类人足球仿真机器人快速起身方法的实现[A];2007年足球机器人大会论文集[C];2007年
5 薛慧婷;罗熊;胡海东;游美玲;邱新涛;;基于颜色特征的漂浮机器人三点定位系统[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第五分册)[东南大学学报(增刊)][C];2009年
6 胡海东;赵清杰;;机器人的惯性/视觉组合定位方法[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第七分册)[南京理工大学学报(增刊)][C];2009年
7 顾新兴;孙燕朴;冯纯伯;;一种新的双机器人协调路径规划方法[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
8 陶军;高翔;周全;李晓亚;;利用自学习算法为机器人选择最优目标点的决策设计[A];马斯特杯2003年中国机器人大赛及研讨会论文集[C];2003年
9 王大川;张辉;季秀才;郑志强;;救援环境下基于激光传感器的机器人环境建图以及自定位[A];2007年足球机器人大会论文集[C];2007年
10 王淑慧;吴立成;袁海文;;一种水上行走机器人的模糊控制[A];2011年中国智能自动化学术会议论文集(第一分册)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玲;未知环境中基于相对观测量的多机器人合作定位研究[D];国防科学技术大学;2006年
2 王宏;煤矿机器人激光雷达与惯性传感器导航理论及实验研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
3 李飞;湍动气流主控环境下多机器人气味源定位[D];天津大学;2009年
4 仲宇;分布式强化学习理论及在多机器人中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
5 李吉功;室外时变气流环境下机器人气味源定位[D];天津大学;2010年
6 靳国强;智能服务机器人分层任务规划的非单调理论与实现[D];中国科学技术大学;2012年
7 张栋;基于空中机器人平台的运动目标检测和视觉导航[D];浙江大学;2013年
8 吴皓;基于服务任务导向的机器人地图构建研究[D];山东大学;2011年
9 石朝侠;基于多机器人协作的未知环境下路径探索研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 于涛;球形机器人坡面运动的控制方法研究[D];北京邮电大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张帅;服务型机器人设计与前瞻性研究[D];浙江大学;2008年
2 戚树腾;基于激光测距仪的果园移动机器人避障系统研究[D];西北农林科技大学;2015年
3 刘广保;大型复杂曲面的机器人研抛技术研究[D];沈阳理工大学;2015年
4 张贤;基于超声波测距的多机器人室内定位导航研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 张志民;自动扶梯梯级机器人去毛刺系统的开发应用[D];同济大学;2006年
6 魏小博;基于蚁群算法的机器人主动嗅觉研究[D];天津大学;2007年
7 尹香花;基于强化学习的多机器人行为式队形控制策略研究[D];吉林大学;2009年
8 张莉莉;多机器人合作定位技术研究[D];中南大学;2009年
9 杨志鹏;导游机器人的设计与实现[D];浙江大学;2010年
10 王楠;胶囊机器人转弯动力学特性研究[D];大连理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 克 军;小小机器人军团[N];大众科技报;2003年
2 张劲 戚峰;变电站的“机器人骨干”[N];中国电力报;2009年
3 本报通讯员 张劲 戚峰;电力机器人的“神通”[N];工人日报;2009年
4 吴鸿;微型机器人引领反恐潮流[N];中国商报;2003年
5 卢家兴;中科院研制出能应付复杂地形的机器人[N];大众科技报;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978