果树采摘机器人控制与避障技术研究

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1、江苏大学颈套学位论文摘要果园收获作业机械化、自动化是广大果农们关注的热点问题，开展果树采摘机器入研究，不仅对予适应市场需求、降低劳动强度、提高经济效率有着一定的现实意义，面且对于跟踪世界农业新技术、促进我国农业科技进步，加速农业现代化进程有着重大的历史意义。果树采摘机器入是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于～体的综合系统，它是由机械手固定在履带式移动平台上构成的～类特殊的移动机器人系统。本文在国家“863"高技术项目“果树采摘机器人关键技术研究”支持下，以自行设计的机器入机械结构为研究对象，对果树采摘机器入的控制系统进行了

2、分析、研究和设计，设计了视觉伺服控制器，并对采摘机器人避障技术进行了探讨。主要工作如下：首先，分析了果树采摘机器人机械结构，介绍了机器人运动学理论，根据自行设计的5自由度机械臂枧械特性，采用几何结构算法，建立了果树采撼瓿器人机械臂的芷、逆运动学方程。其次，基于开放、先进和可靠的考虑，采用开放式结构设计机器人的控制系统。在开放式控制系统设计中，主要对果树采摘机器人硬件组成部分主控计算机、运动控制器、数据采集卡等进行了选型设计。在分析果树采摘机器人工作环境和工作特性的基础上，设计了果树采摘机器人的外围传感器。荐次，根据果树采摘机器入机械结构和控制系统

3、结构组成，设计了PID控制器，应用于机器人视觉伺服控制，实现果树采摘机器人的实时控制。在详细论述关节式机器人避障方法的基础上，对果树采摘机器人避障方法进行了初步的探讨，提出了采用C一空间法实现采摘机器入实时避障。最后，建立了传感器实验平台，通过实验验证了所设计传感器的正确性。利用固高PAN&TILT两维数控转台和实地拍摄的苹果图像，对所提出的控制方法通过转台控制实验进行了验证。关键词：果树采摘机器人，视觉伺服控制，避障，传感器江苏大学矮壹学位论文ABSTRACTOrchardmechanizedandautomationharvestingope

4、rationhavebecomethehotissueofmajorityfruitgrowersconcerned．Developthefruitharvestingrobotresearchnotonlyhasacertaindegreeofpracticalsignificancetomeetmarketdemandandreducelaborintensityandimproveeconomicefficiency,butalsocalltrackne’gFagriculturaltechnologiesoftheworld．Itisim

5、portanttopromoteChineseagriculturalscientificandtechnologicalprogress，acceleratetheagriculturalmodernizationprocess．Fruitharvestingrobotisallintegratedsystemthathasmultiplefunctionssuchasenvironmentalapperceive，dynamicdecisionmaking，planningconductcontrolandimplem-entation．It

6、isaspecialkindofmobilerobotsystemthatthemanipulatorisfixedonthetracktypemobileplatform．ThispaperissupportedbytheNational‘‘863’’Project：‘'researchOilfruitharvestingrobot’Skeytechnologies”．Aself-designedrobotmechanicalstructureWasuesdasthestudyobject．Analysis，researchanddesignW

7、asprogressedforthefruitharvestingrobot'scontrolsystem。ThevisualServOcontroller潞buildedup。Atthesametimethetechnologyofharvestingrobot’SobstacleavoidanceWasanalysed．ThemainworksisasfoIlows：Firstly,themechanicalstructureofthefruitharvestingrobotwasanalysedandthetheoryofrobotkine

8、maticswasintroduced．Basedontheself-design5degreesoffreedomrobotmanip