基于視覺圖像處理的田間行走與噴灑機器人研制.pdf

1、論文主要論述了基于視覺圖像處理的田間行走與噴灑機器人的結(jié)構(gòu)及控制原理，其關(guān)鍵技術(shù)在機器視覺的應(yīng)用。該機器人主要實現(xiàn)了田間自主導(dǎo)航行走、智能灑施藥劑等功能，主要由COMS攝像頭、承載系統(tǒng)，電機驅(qū)動系統(tǒng)、四桿機構(gòu)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、基于模式識別的定點噴灑系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)等六個部分組成。圖像采集系統(tǒng)能夠采集田間秧苗視頻數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)的路徑生成算法與苗草識別算法生成控制參數(shù)，控制系統(tǒng)控制驅(qū)動，與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完成田間自主導(dǎo)航行走，與控制定點噴灑系統(tǒng)進行相應(yīng)

2、的動作，從而實現(xiàn)自動變量噴灑施藥功能，這能大大減少環(huán)境污染與施藥成本。
　　本論文對梯形四桿轉(zhuǎn)向機構(gòu)、定點噴灑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及智能圖像處理算法進行詳細的設(shè)計與研究；建立了噴頭等的數(shù)學(xué)模型，計算了噴灑系統(tǒng)參數(shù)，解決了能耗與除草效率之間的矛盾；運用ANSYS軟件對智能除草機器人的車載框架結(jié)構(gòu)進行有限元分析；通過對模式識別技術(shù)的深入研究，攻克了相關(guān)算法的技術(shù)尖端問題；設(shè)計優(yōu)化四連桿算法，并通過三維軟件進行相應(yīng)的運動仿真，驗證了算法的有

3、效性，這為機器人的研制提供了技術(shù)保證。
　　本論文提出了田間行走與噴灑機器人的系統(tǒng)設(shè)計的方案，為了驗證方案的理論正確性，研制出一套基于視覺圖像處理的田間行走與噴灑機器人樣機，并模擬其正常工作時的外界環(huán)境，進行了田間行走與噴灑機器人試運行，驗證了算法的魯棒性，同時通過試驗測得了相關(guān)參數(shù)：最后得出機器人的自主導(dǎo)航誤差基本控制在10cm之內(nèi)、誤噴灑率小于3％。通過實驗證明了：研制的基于視覺圖像處理的田間行走與噴灑機器人能夠完成自主導(dǎo)航與