割草機器人草地視覺識別與路徑規(guī)劃技術(shù)研究.pdf

1、割草機器人的技術(shù)研究是集機械自動化、控制智能化、機電一體化等技術(shù)為一體的新型產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)。本文從滿足市場需求、減少人為干預、優(yōu)化產(chǎn)品設計的角度出發(fā)，以開發(fā)出高性能、高效率、低能耗的產(chǎn)品為目標，在初步確立割草機器人的總體裝配結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)方案的基礎上，主要在草地視覺邊界識別、自主路徑規(guī)劃及多傳感器信息融合控制系統(tǒng)軟件等方面進行了深入的研究。
　　首先，本文介紹了國內(nèi)外現(xiàn)有割草機器人和機器人視覺的發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，指出了割草機器

2、人開發(fā)設計過程中需要改進的方向和創(chuàng)新點，從節(jié)約成本、低碳環(huán)保等方面考慮，提出了割草機器人所應達到的設計功能和技術(shù)參數(shù)指標。
　　其次，為了使割草機器人能夠滿足設計要求，完成控制系統(tǒng)方案設計，確定采用基于STM32F103ZE微處理器，并選取相應的外圍電子元器件。結(jié)合割草機器人工作的特點，利用多傳感器協(xié)調(diào)控制實現(xiàn)機器人運動中自主避障路徑規(guī)劃和草地邊界的識別;同時，從提高系統(tǒng)實時性和靈活性角度出發(fā)，采用嵌入式微內(nèi)核μC/OS-Ⅱ操作系

3、統(tǒng)作為軟件設計平臺。
　　然后，對割草機器人攝像頭模塊進行標定，通過實驗、采集數(shù)據(jù)，求解出攝像頭的內(nèi)參數(shù)，即完成攝像頭的標定。進行草地邊界圖像的采集、處理，最終提取出草地邊界線。根據(jù)實驗需要設計制作硬件電路板、編寫各外圍硬件的驅(qū)動程序。
　　最后，在已提取草地邊界線的基礎上，提出了通過圖像像素數(shù)計算法來估算割草機器人與邊界線的距離，減少坐標換算時間，解決割草機器人決策反應時間問題。同時，結(jié)合超聲測距、電子羅盤等傳感器，實現(xiàn)割