噴霧機器人超聲定位及變量噴霧試驗研究.pdf

1、為了減少在噴霧作業(yè)過程中農(nóng)藥的浪費與漏噴現(xiàn)象，本文通過建立噴霧機器人超聲定位系統(tǒng)對噴霧機器人在進入作業(yè)區(qū)域前的安全范圍距離進行了研究分析。通過變量噴霧試驗來確定噴霧系統(tǒng)的響應時間，同時對變量噴霧系統(tǒng)的噴霧性能進行了深入的研究。 本文以AS-RF履帶式機器人為開發(fā)平臺，集成SCS450變量控制器、超聲波傳感器系統(tǒng)等重新構建了變量噴霧系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的軟件及硬件進行詳細的解釋分析。為實現(xiàn)噴霧機器人進入田間作業(yè)時的準確定位，減少農(nóng)藥的浪

2、費以及避免漏噴現(xiàn)象的發(fā)生，利用VC++程序設計語言開發(fā)設計了超聲定位系統(tǒng)。要實現(xiàn)噴霧機器人及時準確的到達噴霧作業(yè)區(qū)域，減少噴灑浪費與漏噴現(xiàn)象，本文提出的解決方法是設置一段安全范圍距離，即當噴霧機器人到達此安全范圍并及定位時，噴霧機器人發(fā)出指令開始噴霧。由于噴霧系統(tǒng)本身具有系統(tǒng)的響應時間T，因此響應時間T需要在變量噴霧試驗中進行確定。 為實現(xiàn)超聲傳感器精確定位，得到噴霧機器人的測量精度與測量范圍，需要對超聲傳感器進行標定，主要包括

3、距離標定與波束角標定。通過標定試驗可以得出，超聲波的定位誤差能控制在10％以內(nèi)，且在[40cm,650cm]范圍內(nèi)，超聲波具有相對準確的測量精度。在此基礎上開發(fā)設計了超聲定位系統(tǒng)，通過測量變量噴霧裝備的整體響應時間T以及設置噴霧機器人的實際運行速度V，得到最終的安全距離。經(jīng)過超聲定位試驗得到，超聲定位系統(tǒng)的定位誤差在12.02％左右。 針對變量噴霧裝備的整體響應時間問題，本文主要對變量噴霧系統(tǒng)進行非車載噴霧試驗；在試驗過程中，對

4、噴霧系統(tǒng)施加單位階躍信號，進行兩次躍變，通過對比輸入與輸出信號的異同來刻劃噴霧系統(tǒng)的響應性能。最終通過試驗分析可以得出，變量噴霧系統(tǒng)在由不噴的狀態(tài)變?yōu)閲姷臓顟B(tài)時以及在噴量由12L/h變?yōu)?6L/h過程中，均需要3s才能達到平穩(wěn)狀態(tài)，說明噴霧系統(tǒng)存在3s的響應時間，這樣在超聲定位系統(tǒng)設定安全距離時就可以根據(jù)不同的行進速度，設定相應的安全距離，使變量噴霧裝備實現(xiàn)準確定位。試驗結果還表明：系統(tǒng)的瞬時流量誤差為29.41％，實際的總噴霧量誤差為