基于U-Net网络的果园视觉导航路径识别方法 被引量：31

1

作者 韩振浩 李佳 +3 位作者 苑严伟 方宪法 赵博 朱立成 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期30-39,共10页

针对视觉导航系统在果园环境中面临的图像背景复杂、干扰因素多等问题,提出了一种基于U-Net网络的果园视觉导航路径识别方法。使用Labelme对采集图像中的道路信息进行标注,制作果园数据集;基于U-Net语义分割算法,在数据增强的基础上对... 针对视觉导航系统在果园环境中面临的图像背景复杂、干扰因素多等问题,提出了一种基于U-Net网络的果园视觉导航路径识别方法。使用Labelme对采集图像中的道路信息进行标注,制作果园数据集;基于U-Net语义分割算法,在数据增强的基础上对全卷积神经网络进行训练,得到道路分割模型;根据生成的道路分割掩码进行导航信息提取,生成路径拟合中点;基于样条曲线拟合原理对拟合中点进行多段三次B样条曲线拟合,完成导航路径的识别;最后,进行了实验验证。结果表明,临界阈值为0.4时,语义分割模型在弱光、普通光以及强光照条件下的分割交并比分别为89.52%、86.45%、86.16%,能够平稳实现果园道路像素级分割;边缘信息提取与路径识别方法可适应不同视角下的道路掩码形状,得到较为平顺的导航路径;在不同光照和视角条件下,平均像素误差为9.5像素,平均距离误差为0.044 m,已知所在果园道路宽度约为3.1 m,平均距离误差占比为1.4%;果园履带底盘正常行驶速度一般在0~1.4 m/s之间,单幅图像平均处理时间为0.154 s。在当前果园环境和硬件配置下,本研究可为视觉导航任务提供有效参考。 展开更多

关键词 果园环境 视觉导航 语义分割 导航路径识别 样条曲线拟合

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果园视觉导航基准线生成算法 被引量：31

2

作者 冯娟 刘刚 +3 位作者 司永胜 王圣伟 何蓓 任雯 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期185-189,184,共6页

针对果园导航环境的复杂性,提出了一种基于图像处理的果园导航基准线生成算法。采用二维Otsu算法获取最优分割阈值,对色差R-B分量图进行二值化处理;根据水平投影曲线的一阶导数变化规律,提取树的主干区域(ROI);根据区域中邻近像素灰度... 针对果园导航环境的复杂性,提出了一种基于图像处理的果园导航基准线生成算法。采用二维Otsu算法获取最优分割阈值,对色差R-B分量图进行二值化处理;根据水平投影曲线的一阶导数变化规律,提取树的主干区域(ROI);根据区域中邻近像素灰度值的变化规律,提取主干与地面的交点作为特征点;根据点的分布特性对其进行归类,并利用最小二乘法拟合左右边界线,提取边界线上各行中心点生成果园导航基准线。在不同场景中的实验结果表明,该算法对噪声的干扰有较强的鲁棒性,使导航基准线的生成准确率高于90.7%;处理一幅640×480像素的图像平均耗时小于119 ms,具有较好的实时性。 展开更多

关键词 果园 导航 基准线 图像处理 水平投影法

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果园移动机器人曲线路径导航控制 被引量：29

3

作者 陈军 蒋浩然 +1 位作者 刘沛 张勤 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期179-182,187,共5页

为实现移动机器人在果园非结构化环境下的自动行走,对果园移动机器人在复杂环境中的导航控制进行了研究。利用激光扫描获取果树位置信息,提出了一种果园环境下曲线导航路径的拟合算法;构建了以横向偏差和航向偏差为输入的模糊控制器;实... 为实现移动机器人在果园非结构化环境下的自动行走,对果园移动机器人在复杂环境中的导航控制进行了研究。利用激光扫描获取果树位置信息,提出了一种果园环境下曲线导航路径的拟合算法;构建了以横向偏差和航向偏差为输入的模糊控制器;实现了移动机器人在曲线路径中的自动行走。机器人以0.54 m/s的速度沿正弦曲线行走,最大横向偏差为0.40 m,平均偏差为0.12 m。试验结果表明该系统路径拟合和导航控制算法性能良好。 展开更多

关键词 果园 移动机器人 激光导航 曲线路径 模糊控制

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果园车辆自动导航技术研究进展 被引量：27

4

作者 郭成洋 范雨杭 +1 位作者 张硕 陈军 《东北农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期87-96,共10页

自动导航是实现精细化果园管理的核心。文章综述动力底盘和转向系统、环境感知定位及导航控制决策等相关研究现状。针对动力底盘和转向系统,阐述特性并分析其在不同果园环境下适用性。环境感知定位技术主要包括GNSS(Global navigation s... 自动导航是实现精细化果园管理的核心。文章综述动力底盘和转向系统、环境感知定位及导航控制决策等相关研究现状。针对动力底盘和转向系统,阐述特性并分析其在不同果园环境下适用性。环境感知定位技术主要包括GNSS(Global navigation satellite system)导航、激光导航、机器视觉导航、声源导航和多传感器融合导航,阐述不同类型传感器工作原理及其在农业导航应用中优劣,分析单一传感器在复杂果园环境下局限性,表明多传感器融合技术在果园环境下测量精度较高。导航控制决策主要基于传统控制理论和智能控制理论,前者需要对被控对象建立精准数学模型以实现良好控制效果,后者可避免建模不准确对导航控制精度负面影响,在果园环境具有更高自适应性和鲁棒性。展望果园车辆自动导航技术发展前景,指出基于SLAM(Simultaneous localization and mapping)的实时定位与地图构建技术、基于深度学习的无人驾驶技术、地头自动换行、障碍物检测及躲避以及集群作业控制为研究重点。 展开更多

关键词 果园 自动导航 动力底盘和转向系统 环境感知定位 控制决策 展望

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移动机器人自动导航技术研究进展 被引量：25

5

作者 蒋浩然 陈军 +2 位作者 王虎 雷王利 袁池 《西北农林科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2011年第12期207-213,共7页

针对目前果园移动机器人自动导航技术研究现状,综合分析现有的有关文献,依据环境感知方式的不同,分别讨论了以激光、视觉、机械、电磁、GPS、超声波为感知系统的导航方法的研究进展,分析了现有几种导航方法在精度、实时性、抗干扰能力... 针对目前果园移动机器人自动导航技术研究现状,综合分析现有的有关文献,依据环境感知方式的不同,分别讨论了以激光、视觉、机械、电磁、GPS、超声波为感知系统的导航方法的研究进展,分析了现有几种导航方法在精度、实时性、抗干扰能力及系统适应性等方面的优缺点,认为多传感器融合技术可为果园移动机器人的导航提供更高的精度和稳定性。在此基础上,提出了未来果园移动机器人自动导航技术的发展趋势,即多传感器融合技术是果园移动机器人感知环境的主要手段,满足果园移动机器人精度和稳定性要求的导航系统将是今后研究的重点。 展开更多

关键词 果园 移动机器人 导航技术 多传感器融合

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果园机器人自动导航技术研究进展 被引量：19

6

作者 周建军 周文彬 +3 位作者 刘建东 李伟 张红杰 马景兰 《计算机与数字工程》 2019年第3期571-576,586,共7页

依赖智能装备实现精准化、自动化和智能化的农业生产,提高劳动生产率,是解决今后果园劳动力缺乏状况的一个重要途径。在果园的自动化生产管理过程中,果树的挖沟、施肥、灌溉、除杂草等作业都可以采用自动导航技术。在果园中作业时要求... 依赖智能装备实现精准化、自动化和智能化的农业生产,提高劳动生产率,是解决今后果园劳动力缺乏状况的一个重要途径。在果园的自动化生产管理过程中,果树的挖沟、施肥、灌溉、除杂草等作业都可以采用自动导航技术。在果园中作业时要求机器人首先进行自身定位,定位信息可以帮助机器人预判地头和规划路径,实现地头转向,自主驶向下一行。果园机器人自动导航技术便成为了果园自动作业的关键,是果园生产自动化、智能化的前瞻性技术。果园自动导航技术应用是现代果园自动种植技术的集中体现和未来的发展趋势,对未来果园的规模化、标准化运营具有重大意义。论文介绍了现代果园中的自动导航系统,综述了果园机器人自动导航系统的核心技术,提出了现阶段仍然存在的问题,并指出来果园机器人自动导航技术的发展趋势是智能控制方法应用于果园自动导航控制和三维自主导航。 展开更多

关键词 果园机器人 自动导航 激光雷达 计算机视觉

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基于GNSS与视觉融合的山地果园无人机航迹控制 被引量：18

7

作者 王东 范叶满 +3 位作者 薛金儒 袁端 沈楷程 张海辉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期20-28,共9页

为精准控制无人机航迹稳定、准确进行山地果园的航空植保作业,以四旋翼无人机为载体,设计了基于GNSS与视觉导航融合的山地果园无人机植保航迹控制系统。该系统由无人机飞行平台和地面控制站两部分组成。其中,无人机平台由四旋翼无人机... 为精准控制无人机航迹稳定、准确进行山地果园的航空植保作业,以四旋翼无人机为载体,设计了基于GNSS与视觉导航融合的山地果园无人机植保航迹控制系统。该系统由无人机飞行平台和地面控制站两部分组成。其中,无人机平台由四旋翼无人机、内环飞控、GNSS移动站、RGB相机、无线视频发射模块和电子罗盘组成;控制站由GNSS基站、飞行控制模块、便携式计算机、无线视频接收模块和视频采集模块组成。基于Python语言,结合Open CV库,设计了果树行识别算法。采用线性组合算法提取目标行作业区域,利用最小二乘法对作业区域中心点进行拟合,得到果树行趋势线,进而计算出偏航角,以实现无人机作业航迹控制。山地苹果园的导航控制试验结果表明,当无人机飞行速度为2 m/s,距离果树冠层高度约2 m,相机倾角为46°,视觉导航控制率为2次/s时,该系统航迹控制误差范围为-47～42 cm,平均误差为-9 cm,系统控制精度较高,可满足无人机对山地果园植保作业的要求。 展开更多

关键词 山地果园 航空植保 无人机 航迹控制 机器视觉 GNSS导航

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基于激光雷达的果园行间路径提取与导航 被引量：18

8

作者 李秋洁 丁旭东 邓贤 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期344-350,共7页

针对车辆果园行间自主导航出现的车辆偏航、非相邻树行干扰、植株缺失、树行弯曲等问题,提出一种基于激光雷达的行间路径提取方法,构建多样化虚拟果园环境仿真行间路径导航过程,评估路径提取算法性能。行间路径提取时,采用二维激光雷达(... 针对车辆果园行间自主导航出现的车辆偏航、非相邻树行干扰、植株缺失、树行弯曲等问题,提出一种基于激光雷达的行间路径提取方法,构建多样化虚拟果园环境仿真行间路径导航过程,评估路径提取算法性能。行间路径提取时,采用二维激光雷达(Light detection and ranging,LiDAR)获取果园树干测量数据,通过中值滤波削弱测量噪声,设计椭圆感兴趣区域(Region of interest,ROI)提取相邻树行,提出两步树行分割法获取相邻树行数据,通过最小二乘法拟合树行直线,将树行中心线作为导航路径。行间导航仿真时,建立虚拟果园环境和LiDAR测量模型,基于仿真测量数据生成导航路径,经过一阶数字低通滤波后实时控制车辆运动。仿真实验中,设置果树种植偏差为±20 cm,树干直径偏差为±3 cm,LiDAR测量误差为±3 cm。实验结果表明,本文方法在车辆偏航、缺树、曲线树行等情况下均能准确提取导航路径,在偏航角不大于15°、横向偏差不大于1 m、缺树率不大于25%时均能将车辆轨迹与道路中心线的横向偏差控制在±14 cm内。 展开更多

关键词 果园 车辆导航 激光雷达 路径提取 仿真

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基于虚拟雷达模型的履带拖拉机导航路径跟踪控制算法 被引量：14

9

作者 刘志杰 王小乐 +2 位作者 任志刚 毛文菊 杨福增 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期376-385,共10页

为提高传统果园广泛使用的小型履带式拖拉机导航路径跟踪控制精度和行驶稳定性,提出了一种基于虚拟雷达模型的导航路径跟踪控制算法。该算法借鉴人对车辆的驾驶经验,参考雷达扫描原理和图像识别原理,构建了虚拟雷达模型,生成虚拟雷达图... 为提高传统果园广泛使用的小型履带式拖拉机导航路径跟踪控制精度和行驶稳定性,提出了一种基于虚拟雷达模型的导航路径跟踪控制算法。该算法借鉴人对车辆的驾驶经验,参考雷达扫描原理和图像识别原理,构建了虚拟雷达模型,生成虚拟雷达图,使用该图描述车辆与路径的位置关系;经深度神经网络分类生成对应的履带拖拉机行驶操作指令;以果园作业典型的U形路径为例进行了仿真验证试验和实车试验。仿真结果表明:本文提出的算法能够精准实现导航路径跟踪控制。果园实车试验表明:当车速为0.36、0.75 m/s时,该算法路径跟踪的最大横向偏差分别为0.150、0.191 m,平均横向偏差分别为0.031、0.051 m,标准差分别为0.025、0.036 m;与模糊控制算法相比,最大横向偏差分别减小了15.73%、36.33%,平均横向偏差分别减小了27.91%、19.05%,标准差分别减少了21.88%、28.00%。研究表明,基于虚拟雷达模型的导航路径跟踪控制算法具有更高的路径跟踪精度和行驶稳定性,满足果园实际作业需求。 展开更多

关键词 果园 履带拖拉机 导航控制 虚拟雷达模型 路径跟踪

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基于深度学习的果园道路导航线生成算法研究 被引量：13

10

作者 王毅 刘波 +2 位作者 熊龙烨 王卓 杨长辉 《湖南农业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期674-678,共5页

针对目前果园环境视觉导航线提取受光照、杂草干扰,而已有的导航线生成算法过于复杂且适用范围较窄的问题,提出了一种基于深度学习的方法来提取果园道路导航线:采用YOLOV3卷积神经网络提取果园道路图像上的特征点,并通过最小二乘法拟合... 针对目前果园环境视觉导航线提取受光照、杂草干扰,而已有的导航线生成算法过于复杂且适用范围较窄的问题,提出了一种基于深度学习的方法来提取果园道路导航线:采用YOLOV3卷积神经网络提取果园道路图像上的特征点,并通过最小二乘法拟合生成导航线。通过采集的800张果园道路图片作为训练集,进而在240张图片组成的独立测试集上进行测试,总体识别率为95.37%,在杂草较少、杂草较多、高光照和正常光照的环境下,导航线平均偏差分别为2.15、2.28、2.32、2.41像素;平均偏移距离分别为3.4、3.5、2.7、3.6 cm。 展开更多

关键词 果园环境 图像处理 深度学习 导航线

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基于机器视觉的果园导航中线提取算法研究 被引量：11

11

作者 聂森 王丙龙 +1 位作者 郝欢欢 陈军 《农机化研究》 北大核心 2016年第12期86-89,共4页

为实现果园作业自动化,对基于机器视觉的果园自然情况下的导航路径拟合方法进行了研究。针对果园环境特点,基于HSV色彩模型和最大类间方差法对果园果树树行特征进行了增强。同时,使用Hough变换对果树树行线进行了拟合,并最终获得了相邻... 为实现果园作业自动化,对基于机器视觉的果园自然情况下的导航路径拟合方法进行了研究。针对果园环境特点,基于HSV色彩模型和最大类间方差法对果园果树树行特征进行了增强。同时,使用Hough变换对果树树行线进行了拟合,并最终获得了相邻两树行的中线作为导航路径。最终试验结果表明:该方法能有效克服行间生草、光照阴影和修剪枯枝的干扰,可提取果园果树树行线并拟合出果园导航中线。 展开更多

关键词 果园环境 机器视觉 导航 HOUGH变换 图像处理

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基于激光导航的果园移动机器人自动控制系统 被引量：10

12

作者 戚树腾 聂森 +2 位作者 陈军 王荣 刘凡一 《农机化研究》 北大核心 2015年第10期8-12,共5页

以实现果园作业自动化为目的,开发了一种履带式移动机器人作为作业移动平台。机器人采用激光测距仪实现对果树位置信息实现实时的采集,采用霍夫变换规划机器人导航路径,实现了树行直线方程的提取。机器人的航向偏差和横向偏差作为比例... 以实现果园作业自动化为目的,开发了一种履带式移动机器人作为作业移动平台。机器人采用激光测距仪实现对果树位置信息实现实时的采集,采用霍夫变换规划机器人导航路径,实现了树行直线方程的提取。机器人的航向偏差和横向偏差作为比例控制器的输入量,以机器人实际偏转的角度为输出量,实现机器人沿导航路径自动直线行走。机器人以0.14m/s速度直线行驶25m,最大横向偏差0.26m。试验结果表明,该系统导航控制算法性能良好。 展开更多

关键词 果园 移动机器人 激光导航 霍夫变换

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复杂背景下果园视觉导航路径提取算法 被引量：4

13

作者 肖珂 夏伟光 梁聪哲 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期197-204,252,共9页

为解决果园视觉导航机器人行间自主行进和调头问题,提出了基于Mask R-CNN的导航线提取方法和基于随机采样一致性(Random sample consensus, RANSAC)算法的树行线提取方法。首先,基于Mask R-CNN模型对道路与树干进行识别,提取道路分割掩... 为解决果园视觉导航机器人行间自主行进和调头问题,提出了基于Mask R-CNN的导航线提取方法和基于随机采样一致性(Random sample consensus, RANSAC)算法的树行线提取方法。首先,基于Mask R-CNN模型对道路与树干进行识别,提取道路分割掩码和树干边界框坐标;其次,在生成行间导航线的基础上,采用改进RANSAC算法提取前排树行线;然后,计算树干边界框坐标点到前排行线的距离,筛选后排树干坐标点,采用最小二乘法拟合生成后排树行线;最后,通过分析前后排树行信息判断调头方向,结合本文提出的行末端距离计算与调头路径规划方法,规划车辆的调头路线。实验结果表明:在不同光照、杂草、天气环境下的6种果园场景中,模型的平均分割精度和边界框检测精度都为97.0%,导航目标点提取的平均偏差不超过5.3%,树行线检测准确率不低于87%,调头后车辆距道路中心的平均偏差为7.8 cm,可为果园环境下的视觉自主导航提供有效参考。 展开更多

关键词 果园环境 导航线 树行线 改进RANSAC算法 调头

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果园移动机器人激光雷达双源信息融合实时导航方法 被引量：3

14

作者 刘慧 段云鹏 沈跃 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期249-258,共10页

为提高林果园移动机器人导航系统的精确性与鲁棒性,提出一种基于激光雷达三维点云的果园行间高低频双源信息融合实时导航方法。首先,喷雾机器人搭载三维激光雷达采集两侧果树点云信息,对原始点云数据进行直通滤波、降采样和统计滤波等... 为提高林果园移动机器人导航系统的精确性与鲁棒性,提出一种基于激光雷达三维点云的果园行间高低频双源信息融合实时导航方法。首先,喷雾机器人搭载三维激光雷达采集两侧果树点云信息,对原始点云数据进行直通滤波、降采样和统计滤波等预处理,保留感兴趣区域内果树冠层点云;然后,将分别基于高频更新的牛顿插值算法和低频更新的非线性支持向量机(Non-linear support vector machine,NSVM)算法拟合的行间导航线进行互补融合;最后,在导航线切换时,对融合后导航线的稳定性进行优化,并使用三次B样条算法使导航线平滑。实验结果表明:融合优化后的导航线最大曲率为0.048 m^(-1),平均曲率为0.018 m^(-1);分别以0.5 m/s和1.0 m/s的行驶速度对融合优化后的导航线进行跟踪,绝对横向偏差最大值分别为0.104 m和0.130 m,平均值分别为0.053 m和0.049 m,说明该导航方法能够满足作业装备在果园行间自主导航作业的需求,为喷雾机器人在果园环境中的自主导航提供技术参考。 展开更多

关键词 果园机器人 激光雷达 自主导航 树行拟合 非线性支持向量机 导航线融合

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基于改进A算法的果园移动机器人建图定位与路径规划方法与试验 被引量：6

15

作者 高鹏 姜军生 +1 位作者 白阳 宋健 《中国农机化学报》 北大核心 2022年第1期142-149,共8页

为实现果园移动机器人室外自主导航,对机器人建图定位和路径规划进行研究。在建图与定位方面,提出一种紧耦合激光—惯性里程计方法,通过匹配提取到的关键帧点云线面特征来完成机器人的位姿估计与地图构建,将处理过的不同传感器的测量信... 为实现果园移动机器人室外自主导航,对机器人建图定位和路径规划进行研究。在建图与定位方面,提出一种紧耦合激光—惯性里程计方法,通过匹配提取到的关键帧点云线面特征来完成机器人的位姿估计与地图构建,将处理过的不同传感器的测量信息融入因子图进行优化得到全局一致位姿,运用滑动窗口的方法保证系统实时性,对历史关键帧进行边缘化处理以保留位姿约束关系。在路径规划方面,引入启发式函数权重系数,减小A算法本身的贪心程度来避免得到路径次优解,使用DWA局部规划方法实现动态环境下的避障功能。为验证算法可靠性,在实际果园中对机器人进行试验。试验结果表明,横向偏差与纵向偏差平均值不超过10 cm,航向误差平均值不超过10°,满足果园机器人自主导航需求。 展开更多

关键词 果园机器人 自主导航 多传感器融合 激光雷达 SLAM 路径规划

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基于图像边界提取的果园作业机器人自主导航系统 被引量：7

16

作者 叶小琴 陈超 《农机化研究》 北大核心 2017年第8期202-206,共5页

针对果园中农业移动机器人的自主导航问题,提出了一种基于图像边界提取的自主导航系统。首先,通过摄像机采集果园场景图像,并利用均值偏移算法对图像中的像素点进行聚类;然后,采用基于图论的图像分割算法,根据预定义类别对图像进行分割... 针对果园中农业移动机器人的自主导航问题,提出了一种基于图像边界提取的自主导航系统。首先,通过摄像机采集果园场景图像,并利用均值偏移算法对图像中的像素点进行聚类;然后,采用基于图论的图像分割算法,根据预定义类别对图像进行分割;接着,提取出所需类的图像区域,并利用Canny算子对该区域图像的边缘进行检测和滤波;最后,利用Hough变换提取出该区域的边界线,从而获得机器人的行进路线。实验结果表明:该方案在不需要先验知识的情况下,能够快速、有效地获得最优路径。 展开更多

关键词 果园机器人 自主导航 图像分割 图像边界提取 HOUGH变换

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基于环境感知的果园机器人自主导航技术研究进展 被引量：7

17

作者 莫冬炎 杨尘宇 +2 位作者 黄沛琛 张世昂 朱立学 《机电工程技术》 2021年第9期145-150,共6页

随着老龄化比率逐年上升,熟练操作农业技术的劳动力减少,果园机器人的应用和推广可提高水果生产效率,降低劳动力成本,导航技术是果园机器人的基础和核心。环境感知技术和导航控制决策是弱卫星信号环境条件下导航技术的重要组成部分,主... 随着老龄化比率逐年上升,熟练操作农业技术的劳动力减少,果园机器人的应用和推广可提高水果生产效率,降低劳动力成本,导航技术是果园机器人的基础和核心。环境感知技术和导航控制决策是弱卫星信号环境条件下导航技术的重要组成部分,主要分析了视觉导航技术、激光雷达导航技术、卫星导航技术等环境感知技术和PID控制、网络神经控制、模糊控制等导航控制决策,提出了目前导航技术所面临的问题,并展望了未来果园机器人自主导航技术的发展趋势。 展开更多

关键词 果园机器人 自主导航 环境感知 控制决策

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果园智能化作业装备自主导航技术研究进展

18

作者 窦汉杰 陈震宇 +5 位作者 翟长远 邹伟 宋健 冯凡 张焱龙 王秀 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1-22,共22页

果园生产管理主要包括喷药、施肥、割草、修剪、授粉、疏花和采收分级等作业环节,需要大量的人力投入,随着我国人口老龄化程度加剧,亟需果园生产管理由机械化向智能化转型升级。自主导航技术是果园机械化装备实现智能化的关键技术。本... 果园生产管理主要包括喷药、施肥、割草、修剪、授粉、疏花和采收分级等作业环节,需要大量的人力投入,随着我国人口老龄化程度加剧,亟需果园生产管理由机械化向智能化转型升级。自主导航技术是果园机械化装备实现智能化的关键技术。本文围绕果园智能化作业装备导航控制需求,结合国内外研究现状,分别阐述了包含导航定位信息和障碍物信息的果园作业场景感知技术,导航地图构建、导航路径提取和路径规划技术,行走底盘运动学模型构建、运动控制技术,多机协同控制、远程交互控制技术等。随着智慧农业发展,智慧果园已成为果园未来发展方向,果园智能化作业装备是智慧果园建设必不可少的关键环节,在此基础上,归纳了我国果园智能化作业装备自主导航技术发展面临的问题为:环境感知能力不足、路径提取不稳定、局部路径规划不灵活、导航系统环境适应性欠缺、多机协同和远程控制不成熟等,提出了多传感器融合的环境感知与路径提取、完整路径规划、强通用性果园导航、大型果园多作业环节的多机协同与远程操作等未来发展方向。 展开更多

关键词 果园 生产管理 作业装备 自主导航 智慧果园

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基于优先级决策的果园车辆超声避障系统设计 被引量：1

19

作者 陈志军 曲旭鹏 +1 位作者 徐壮壮 石复习 《农机化研究》 北大核心 2024年第8期248-253,263,共7页

针对传统果园作业车辆自主导航过程中缺乏障碍物检测与规避方法、无法及时规避障碍物等缺陷,设计了一套基于PX4与超声传感器的果园车辆导航避障系统。基于Pixhack飞控处理器及GPS传感器搭建果园自动导航系统,以实现车辆于果园间的自主... 针对传统果园作业车辆自主导航过程中缺乏障碍物检测与规避方法、无法及时规避障碍物等缺陷,设计了一套基于PX4与超声传感器的果园车辆导航避障系统。基于Pixhack飞控处理器及GPS传感器搭建果园自动导航系统,以实现车辆于果园间的自主巡航功能;使用Arduino控制板与US-100超声测距模块构建超声避障模块,旨在解决PX4导航系统自动巡航过程中的避障问题。同时,使用超声传感器测量车辆前方障碍物距离。当两者之间的距离小于系统设置的安全距离时,执行避障算法,通过舵机控制超声模块旋转,判断障碍物位于车辆左侧或右侧,控制板驱动车辆向无障碍物侧移动;若两侧均有安全距离以内的障碍物,则驱动车辆后退至安全距离以外。此外,为了解决飞控信号、遥控信号、超声信号在同一时间的执行问题,引入优先级决策方法,通过设定3种模式下不同信号的执行顺序来解决各信号的兼容问题。试验结果表明:设定安全距离为2 m时,实际安全距离偏差值最小值为0.02 m,最大值为0.21 m,平均偏差为0.14 m,可以解决不同信号执行顺序问题,且能满足实际果园避障需求。 展开更多

关键词 果园导航 避障 超声测距 优先级决策 Pixhack

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轮式果园多功能自主导航作业平台设计

20

作者 褚阳阳 汪冰清 +1 位作者 薛金林 马拯胞 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第2期180-186,共7页

为实现果园作业机械的多功能应用,设计一款具备割草、喷药、搬运等功能的轮式果园多功能自主导航作业平台。根据作业需求对多功能平台进行总体设计,平台包括动力系统、行走系统、导航系统、控制系统、作业装置等。根据搬运需求计算确定... 为实现果园作业机械的多功能应用,设计一款具备割草、喷药、搬运等功能的轮式果园多功能自主导航作业平台。根据作业需求对多功能平台进行总体设计,平台包括动力系统、行走系统、导航系统、控制系统、作业装置等。根据搬运需求计算确定整机驱动电机选型;对割刀进行运动和动力学分析,根据切削范围和稳定需求,计算确定割刀电机和电动推杆的型号;根据流体力学知识,计算确定满足喷药喷幅的药泵型号,并对其他关键部件进行计算选型。对样机进行最小转弯半径、割草性能、喷雾性能等基本性能试验。试验结果表明,所设计的平台最小转弯半径为120.75 cm,满足果园行间地头良好的通过性要求;割刀转速和高度可调,留茬高度可控制在5 cm以内,割草作业覆盖率在91.25%以上;喷药泵可根据车速、树形等进行压力调节,喷雾量均匀性变异系数在8.01%以内,保证喷雾均匀的同时减少农药浪费。 展开更多

关键词 果园机械 多功能作业 轮式平台 自主导航

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