基于激光導航的履帶自走式機器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、激光導航技術是自走技術的一個重要分支，激光掃描儀以其測量精度高、采集速度快的特點被廣泛應用，本文是基于激光掃描儀的農(nóng)用機器人自走導航的研究與設計，設計了一款用于果樹、玉米、甘蔗等高干作物中期植保的機器人導航系統(tǒng)，對導航系統(tǒng)做了詳細的設計，并通過大量的實驗反復驗證設計的可靠性，為農(nóng)業(yè)機械化自動化的實現(xiàn)提供了可能，通過對導航系統(tǒng)的開發(fā)，得出如下結論。
　　(1)激光掃描儀只是采集當前環(huán)境的信息，自走的實現(xiàn)最終還是需要下位機來完成，所以

2、電機、電機控制器、通訊系統(tǒng)等各設備的選擇也很重要，選擇是否合理直接影響到最終結果的好壞。
　　(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，進而規(guī)劃路徑。
　　(3)分析機器人的行走環(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，需要下位機來執(zhí)行控制命令，本設計采用模糊控制方法，模糊控制具有很好的魯棒性，給予了機器人自我判斷的自由，控制器的輸入是機器人的航向偏角和橫向偏差，輸

4、出是電機驅(qū)動器的P WM控制指令，輸入和輸出都有NM（負大）、NB（負中）、NS（負?。?、ZE（零）、PS（正?。B（正中）、PM（正大）七種指令。
　　(5)以C語言為基礎，KILE軟件為平臺，對設計的算法進行編程實現(xiàn)，并通過實驗驗證總體的設計，實驗結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，無遮擋時甚至能達到1000m左右，實驗證明整個導航