当前位置:文档下载 > 所有分类 > 工程科技 > 信息与通信 > 大棚喷雾作业机器人的行为控制与路径规划
侵权投诉

大棚喷雾作业机器人的行为控制与路径规划

在建立大棚喷雾作业机器人运动学模型的基础上,介绍了机器人沿墙走的行为策略,分析了传统人工势场法存在的3个问题:不可达问题、路径震荡以及局部稳定问题。针对不可达问题,将机器人与目标点的相对距离引入到斥力函数中,构建了新的斥力函数,使机器人能够顺利到达目标点。在路径震荡及局部稳定问题中,引入了沿墙走行为策略,使机器人能够摆脱障碍物的同时,稳定地到达目标点。

广东农业科学

21 0 1年第 1期

15 8

大棚喷雾作业机器人的行为控制与路径规划 杜利超,钱桦,肖爱平 (京林业大学工学院,京北北 10 8 ) 0 0 3

摘要:在建立大棚喷雾作业机器人运动学模型的基础上,绍了机器人沿墙走的行为策略,介分析了传统人工势场法存在的 3 个问题:不可达问题、径震荡以及局部稳定问题。针对不可达问题,机器人与目标点的相对距离引入到斥力函数中,路将构建了新的斥力函数,机器人能够顺利到达目标点。使在路径震荡及局部稳定问题中,引入了沿墙走行为策略,使机器人能够摆脱障碍物的 同时,定地到达目标点。稳 关键词:棚喷雾作业机器人;沿墙走行为;人工势场法大 中图分类号:P 4 T 29文献标识码: A文章编号:0 4 8 4 2 1 O— 1 5 0 10— 7 X(01 ) 1 0 8~ 4

自 16年美国 U i a o公司研制出世界上第一台 91 n tn m i 往复式工业机器人以来 .器人的发展经历了 3个阶段:机第 一

对式()方程的左右两端分别对时间 t导得: 12个求

代示教/现机器人,二代传感控制机器人,三代智再第第

j=@On08% x li+) s( \ y lc s O ̄) y O o (+ 则可将图 1所示的底盘模型的 2个驱动轮简化为居于轴连线中点处的单个驱动轮,该虚拟单轮系统所受 非完整约束为 i一肘 c s 0 n y+ o=

 ̄( tl e t器人。 I ei n) n g机机器人以其具有灵活性、高生产率、提

改进产品质量、善劳动条件等优点而得到广泛应用。在改 设施农业方面。目前全世界已经开发出耕耘机器人、栽移

机器人、肥机器人、施喷药机器人、菜嫁接机器人、菜水蔬蔬果采摘机器人、盘播种机器人、盘覆土消毒机器人等苗苗 相对比较成熟的可用于设施园艺生产的农业机器人。在大棚喷雾作业机器人方面,航和定位涉及到人工智能的运导算算法,一个比较复杂的问题。本研究在建立其运动学是

( 3)

结合式 ( )式 ( )得: 2、 3可 xs Oy+ oO lcs=  ̄ n- pcs+Oo O i i f 即

() 4

模型的基础上,对其行为控制与路径规划进行了研究。

l机器人运动学模型的建立 机器人底盘的位姿可由广义坐标向量 q ,,表= 示,中(其 )底盘参考点 P在二维平面内的投影坐为

[ 0 cs z I s ̄ o,o i - Oc n

() 5

式 () 5即为利用参考点 P的坐标和航向角 0为广义作 坐标对系统进行描述下的、统所受的非完整运动约束方系 程。

标,底盘的航向角,即底盘前进方向同坐标系轴之 为间的夹角 ( 1。图中,两驱动轮之间的轴间距,图 ) d为 r为驱动轮半径,为轴间连线的中心点,其坐标为 ( y ) z,M,

设左、两轮的旋转速度分别为∞右和 (,存在如£则 J 下关系: 互 ( M c s M )。 (+ )i0 sn :

参考点 P同之间的距离为 z ,直线 1 之间的夹角为。

l同底盘中轴线

( 6)

d

结合式 ( )式 ( )得 2、 6可

图 1机器人底盘运动分析示意

王手。等i] fc~s ) c s )手。鲁i]= s n s n 【 ( ([s一c )手i手。 J争i手。] s c ) n s[ n s ( ( =

由图 1可知:

』=Ml s0, xx c ( 8 p+ o+)[ y= z- i (+ py 4sn 0 8) 1 收稿日期:0 0 0— 5 2 1— 5 2

() 7 () 1、 即

手。鲁n手。 s邶) c s ) c i s i ( s n ( ● _

基金项目:北京林业大学新进教师科研启动基金 ( 0— 6 10) 20 64 2 作者简介:杜利超 (9 5 )男,读硕士生, - i:u le o 6 18一,在 E mald iha 3 9 @ 1 3e m 6 .o

手i c(手i c( s。 n s ) s 0 n s ) r r

通讯作者:桦 (9 5,,士,授, - i qa h a j .d .钱 15一)女博教 E mal in u@bf e u: u

d

d

() 8

大棚喷雾作业机器人的行为控制与路径规划

第1页

猜你喜欢

返回顶部