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文檔簡介
1、激光導(dǎo)航技術(shù)是自走技術(shù)的一個重要分支,激光掃描儀以其測量精度高、采集速度快的特點被廣泛應(yīng)用,本文是基于激光掃描儀的農(nóng)用機(jī)器人自走導(dǎo)航的研究與設(shè)計,設(shè)計了一款用于果樹、玉米、甘蔗等高干作物中期植保的機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng),對導(dǎo)航系統(tǒng)做了詳細(xì)的設(shè)計,并通過大量的實驗反復(fù)驗證設(shè)計的可靠性,為農(nóng)業(yè)機(jī)械化自動化的實現(xiàn)提供了可能,通過對導(dǎo)航系統(tǒng)的開發(fā),得出如下結(jié)論。
(1)激光掃描儀只是采集當(dāng)前環(huán)境的信息,自走的實現(xiàn)最終還是需要下位機(jī)來完成,所以
2、電機(jī)、電機(jī)控制器、通訊系統(tǒng)等各設(shè)備的選擇也很重要,選擇是否合理直接影響到最終結(jié)果的好壞。
(2)掃描儀采集到的環(huán)境信息并不能直接用算法來規(guī)劃路徑,需要經(jīng)過聚類處理,本設(shè)計采用K均值聚類算法,把一些列的有規(guī)律的點云聚類成用一個點來代替,這樣路徑規(guī)劃的算法才能識別點云的秸稈的位置,進(jìn)而規(guī)劃路徑。
(3)分析機(jī)器人的行走環(huán)境得出,路徑通常為直線或曲線,因此路徑規(guī)劃算法也要分為直線和曲線兩種形式,通過多次取中點的方法,先得到
3、一條中點的附近的一些列點,對直線路徑采用最小二乘法擬合直線路徑,曲線路徑的處理方法是首先計算起點附近的一條二次曲線,這條曲線一般是確定的不需要擬合,用不斷取切線的方法來擬合曲線路徑。這種方法來源于數(shù)學(xué)上無限分割的近似思想,試驗證明這兩種方法擬合的路徑可行。
(4)路徑規(guī)劃完成之后,需要下位機(jī)來執(zhí)行控制命令,本設(shè)計采用模糊控制方法,模糊控制具有很好的魯棒性,給予了機(jī)器人自我判斷的自由,控制器的輸入是機(jī)器人的航向偏角和橫向偏差,輸
4、出是電機(jī)驅(qū)動器的P WM控制指令,輸入和輸出都有NM(負(fù)大)、NB(負(fù)中)、NS(負(fù)?。E(零)、PS(正小)、PB(正中)、PM(正大)七種指令。
(5)以C語言為基礎(chǔ),KILE軟件為平臺,對設(shè)計的算法進(jìn)行編程實現(xiàn),并通過實驗驗證總體的設(shè)計,實驗結(jié)果表明直線行走最大的橫向誤差為0.13m,最大的角度誤差為37°,最大速度為0.24m/s,控制信號最大的傳輸距離為500m,無遮擋時甚至能達(dá)到1000m左右,實驗證明整個導(dǎo)航
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