喷雾机器人超声定位及变量喷雾试验的研究

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1、江苏大学硕士学位论文喷雾机器人超声定位及变量喷雾试验研究姓名：李佐鹏申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：邱白晶20071206江苏大学硕士学位论文摘要为了减少在喷雾作业过程中农药的浪费与漏喷现象，本文通过建立喷雾机器人超声定位系统对喷雾机器人在进入作业区域前的安全范围距离进行了研究分析。通过变量喷雾试验来确定喷雾系统的响应时间，同时对变量喷雾系统的喷雾性能进行了深入的研究。本文以As—RF履带式机器人为开发平台，集成SCS450变量控制器、超声波传感器系统等重新构建了变量喷雾系统，并对系统的软件及硬件进行详细的解释分析。为实现喷雾机器人进入

2、田间作业时的准确定位，减少农药的浪费以及避免漏喷现象的发生，利用VC++程序设计语言开发设计了超声定位系统。要实现喷雾机器人及时准确的到达喷雾作业区域，减少喷洒浪费与漏喷现象，本文提出的解决方法是设置一段安全范围距离，即当喷雾机器人到达此安全范围并及定位时，喷雾机器人发出指令开始喷雾。由于喷雾系统本身具有系统的响应时间T，因此响应时间T需要在变量喷雾试验中进行确定。为实现超声传感器精确定位，得到喷雾机器人的测量精度与测量范围，需要对超声传感器进行标定，主要包括距离标定与波束角标定。通过标定试验可以得出，超声波的定位误差能控制在10％以内，且在[40re

3、，650era]范围内，超声波具有相对准确的测量精度。在此基础上开发设计了超声定位系统，通过测量变量喷雾装备的整体响应时间T以及设置喷雾机器人的实际运行速度V，得到最终的安全距离。经过超声定位试验得到，超声定位系统的定位误差在12．02％左右。针对变量喷雾装备的整体响应时间问题，本文主要对变量喷雾系统进行非车载喷雾试验；在试验过程中，对喷雾系统施加单位阶跃信号，进行两次跃变，通过对比输入与输出信号的异同来刻划喷雾系统的响应性能。最终通过试验分析可以得出，变量喷雾系统在由不喷的状态变为喷的状态时以及在喷量由12L／h变为16L／h过程中，均需要3s才能达

4、到平稳状态，说明喷雾系统存在3s的响应时间，这样在超声定位系统设定安全距离时就可以根据不同的行进速度，设定相应的安全距离，使变量喷雾装备实现准确定位。试验结果还表明：系统的瞬时流量误差为29．41％，实际的总喷雾量误差为10．59％。关键词：变量喷雾，喷雾机器人，超声定位，响应特性江苏大学硕士学位论文Inordertoreducethepesticidewasteanddeficientsprayingduringthesprayingprocess，thisarticlesetuptheultrasonicsystemtomeasurethesafe

5、distancebeforethesprayingrobotwalkingintothesprayingfield．Theresponsetimewasobtainedbymakingthevariable—ratesprayingexperiments，thesprayingcapabilitieswerealsostudied．Thevariable—ratesprayingsystemwasrebuiltbasedontheintegrationofAS-RFrobot,SCS450variable—ratesprayingcontrolsyst

6、em，ultrasonicsensorsandSO011·Thefunctionsofthehardwareandsoftwarewt≥reexplainedindetails．TheultrasonicsystemwasbuiltwithVC++softwaretomake$11retheorientationofthesprayingrobotinthesprayingfieldandreducethepesticidewasteanddeficientspraying．Inordertoaccomplishthisgoal，thesolution

7、whichWaSbroughtforwardinthisarticlewastOsetupthesafe哆distance。Wrherlthesprayingrobotwalkedintothesafetydistance，thecommandwasgiventothesprayingsystem，atthesametimetherobotbegantospray．Therewastheresponsetimeforthesprayingsystemandneedtobeobtainedthroughvariable-ratesprayingexper

8、iments．Tomakesuretheintegrationandobtaintheprec