割草機器人多傳感器融合與導航技術的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市綠化進程逐漸加快，草坪業(yè)也得到了迅猛發(fā)展，每年對城市草坪、足球場、高爾夫球場等公共綠地進行修剪和維護作業(yè)需要消耗掉大量的人力、物力和時間。使用傳統(tǒng)割草機對草坪進行修剪時，產(chǎn)生巨大的噪聲和廢氣不僅污染環(huán)境，而且會對從業(yè)人員的身心健康產(chǎn)生嚴重影響，因此有必要研制一種自動割草機器人，用于實現(xiàn)草坪修剪作業(yè)的自動化，將人們從高重復、枯燥、勞累的割草作業(yè)中解放出來。 本文首先對國外市場上現(xiàn)有的自動割草機器人進行了介紹和比

2、較，在總結(jié)國外自動割草機器人現(xiàn)有成果的基礎之上，根據(jù)智能割草機器人的特點和發(fā)展方向，著重指出了在自動割草機器人研制過程中需要解決的多傳感器融合技術、導航定位技術、避障控制技術以及路徑規(guī)劃等關鍵技術。 其次，本文介紹了多傳感器融合技術及其在移動機器人中的應用，并依據(jù)割草機器人的設計要求、割草機器人具體的工作環(huán)境以及市場價格等因素，選取合適的傳感器并搭建傳感器系統(tǒng)。不同于室內(nèi)移動機器人，割草機器人工作在戶外非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中。在整個工作

3、區(qū)域內(nèi)，割草機器人使用傳感器來監(jiān)測自身狀態(tài)并感知周圍環(huán)境，為其實現(xiàn)定位、地圖建模、導航以及避障等任務提供來自外界情況和自身狀態(tài)的實時信息和依據(jù)。由于割草機器人工作環(huán)境的復雜性和不確定性，單一種類的傳感器不能完成上述任務。因此，本文設計了一種用于割草機器人導航避障的多傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了超聲波傳感器、紅外線傳感器、溫度傳感器、碰撞傳感器、編碼器以及電子羅盤。 然后，本文設計了一種多超聲波傳感器構(gòu)成的割草機器人避障探測系統(tǒng)，并采

4、用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡算法來實現(xiàn)多超聲波傳感器信息融合。應用多個信息的互補性和冗余性來獲得信息源的本質(zhì)特征和準確狀態(tài)，以減少或消除超聲波傳感器的不確定性，有效地提高了超聲波傳感器的測量精度，正確地反映障礙物的距離信息，為割草機器人避障提供了實時、準確的控制決策。 最后，本文提出了一種基于多傳感器融合的割草機器人地圖建立及定位的方法，確定了采用基于多個超聲波傳感器信息融合方法的導航策略。仿真結(jié)果表明，本文設計的多傳感器系統(tǒng)、多傳感器融合方