果園收獲作業(yè)機械化、自動化是廣大果農(nóng)們關(guān)注的熱點問題,開展果樹采摘機器人研究,不僅對于適應(yīng)市場需求、降低勞動強度、提高經(jīng)濟效率有著一定的現(xiàn)實意義,而且對于跟蹤世界農(nóng)業(yè)新技術(shù)、促進我國農(nóng)業(yè)科技進步,加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程有著重大的歷史意義。 果樹采摘機器人是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng),它是由機械手固定在履帶式移動平臺上構(gòu)成的一類特殊的移動機器人系統(tǒng)。本文在國家“863”高技術(shù)項目“果樹采摘機器人關(guān)鍵技術(shù)研究”支持下,以自行設(shè)計的機器人機械結(jié)構(gòu)為研究對象,對果樹采摘機器人的控制系統(tǒng)進行了分析、研究和設(shè)計,設(shè)計了視覺伺服控制器,并對采摘機器人避障技術(shù)進行了探討。主要工作如下: 首先,分析了果樹采摘機器人機械結(jié)構(gòu),介紹了機器人運動學(xué)理論,根據(jù)自行設(shè)計的5自由度機械臂機械特性,采用幾何結(jié)構(gòu)算法,建立了果樹采摘機器人機械臂的正、逆運動學(xué)方程。 其次,基于開放、先進和可靠的考慮,采用開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計機器人的控制系統(tǒng)。在開放式控制系統(tǒng)設(shè)計中,主要對果樹采摘機器人硬件組成部分主控計算機、運動控制器、數(shù)據(jù)采集卡等進行了選型設(shè)計。在分析果樹采摘機器人工作環(huán)境和工作特性的基礎(chǔ)上,設(shè)計了果樹采摘機器人的外圍傳感器。 再次,根據(jù)果樹采摘機器人機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成,設(shè)計了PID控制器,應(yīng)用于機器人視覺伺服控制,實現(xiàn)果樹采摘機器人的實時控制。在詳細論述關(guān)節(jié)式機器人避障方法的基礎(chǔ)上,對果樹采摘機器人避障方法進行了初步的探討,提出了采用C—空間法實現(xiàn)采摘機器人實時避障。 最后,建立了傳感器實驗平臺,通過實驗驗證了所設(shè)計傳感器的正確性。利用固高PAN&TILT兩維數(shù)控轉(zhuǎn)臺和實地拍攝的蘋果圖像,對所提出的控制方法通過轉(zhuǎn)臺控制實驗進行了驗證。
標簽:
樹
控制
技術(shù)研究
上傳時間:
2013-08-05
上傳用戶:liuxiaojie