噴霧機(jī)器人超聲定位及變量噴霧試驗(yàn)研究.pdf

1、為了減少在噴霧作業(yè)過(guò)程中農(nóng)藥的浪費(fèi)與漏噴現(xiàn)象，本文通過(guò)建立噴霧機(jī)器人超聲定位系統(tǒng)對(duì)噴霧機(jī)器人在進(jìn)入作業(yè)區(qū)域前的安全范圍距離進(jìn)行了研究分析。通過(guò)變量噴霧試驗(yàn)來(lái)確定噴霧系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)對(duì)變量噴霧系統(tǒng)的噴霧性能進(jìn)行了深入的研究。 本文以AS-RF履帶式機(jī)器人為開發(fā)平臺(tái)，集成SCS450變量控制器、超聲波傳感器系統(tǒng)等重新構(gòu)建了變量噴霧系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)的軟件及硬件進(jìn)行詳細(xì)的解釋分析。為實(shí)現(xiàn)噴霧機(jī)器人進(jìn)入田間作業(yè)時(shí)的準(zhǔn)確定位，減少農(nóng)藥的浪

2、費(fèi)以及避免漏噴現(xiàn)象的發(fā)生，利用VC++程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言開發(fā)設(shè)計(jì)了超聲定位系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)噴霧機(jī)器人及時(shí)準(zhǔn)確的到達(dá)噴霧作業(yè)區(qū)域，減少噴灑浪費(fèi)與漏噴現(xiàn)象，本文提出的解決方法是設(shè)置一段安全范圍距離，即當(dāng)噴霧機(jī)器人到達(dá)此安全范圍并及定位時(shí)，噴霧機(jī)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(yīng)時(shí)間T，因此響應(yīng)時(shí)間T需要在變量噴霧試驗(yàn)中進(jìn)行確定。 為實(shí)現(xiàn)超聲傳感器精確定位，得到噴霧機(jī)器人的測(cè)量精度與測(cè)量范圍，需要對(duì)超聲傳感器進(jìn)行標(biāo)定，主要包括

3、距離標(biāo)定與波束角標(biāo)定。通過(guò)標(biāo)定試驗(yàn)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(duì)準(zhǔn)確的測(cè)量精度。在此基礎(chǔ)上開發(fā)設(shè)計(jì)了超聲定位系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)量變量噴霧裝備的整體響應(yīng)時(shí)間T以及設(shè)置噴霧機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)行速度V，得到最終的安全距離。經(jīng)過(guò)超聲定位試驗(yàn)得到，超聲定位系統(tǒng)的定位誤差在12.02％左右。 針對(duì)變量噴霧裝備的整體響應(yīng)時(shí)間問(wèn)題，本文主要對(duì)變量噴霧系統(tǒng)進(jìn)行非車載噴霧試驗(yàn)；在試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)

4、噴霧系統(tǒng)施加單位階躍信號(hào)，進(jìn)行兩次躍變，通過(guò)對(duì)比輸入與輸出信號(hào)的異同來(lái)刻劃噴霧系統(tǒng)的響應(yīng)性能。最終通過(guò)試驗(yàn)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(shí)以及在噴量由12L/h變?yōu)?6L/h過(guò)程中，均需要3s才能達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)，說(shuō)明噴霧系統(tǒng)存在3s的響應(yīng)時(shí)間，這樣在超聲定位系統(tǒng)設(shè)定安全距離時(shí)就可以根據(jù)不同的行進(jìn)速度，設(shè)定相應(yīng)的安全距離，使變量噴霧裝備實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。試驗(yàn)結(jié)果還表明：系統(tǒng)的瞬時(shí)流量誤差為29.41％，實(shí)際的總噴霧量誤差為