基于Seekur的农田机器人激光避障设计与仿真

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1、2015年7月农机化研究第7期基于Seekur的农田机器人激光避障设计与仿真112姜丹，刘卉，邱权(1．首都师范大学信息工程学院，北京100048;2．国家农业智能装备工程技术研究中心，北京100097)摘要:以农业机器人为代表的新型智能农业机械装备的开发已经成为现代农业领域研究热点之一。为了探讨农田环境下机器人作业时自主避障问题，设计了基于Seekur机器人平台的自主避障系统，由激光传感器、WＲAPwifiinterface和远程监控PC组成;通过分析农田环境中避障应用需求，设计了模糊逻辑算法避障策略。通过在MatLab中的模糊逻辑仿真和Mobile

2、Sim中的避障过程仿真，验证了模糊逻辑避障算法具有较好的避障效果。关键词:农田机器人;Seekur平台;避障;模糊逻辑+中图分类号:TP24;S116文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)07－0151－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.07.035机器人路径。0引言本文介绍了一种面向农田作业环境的机器人避障以农业机器人为代表的新型智能农业机械装备的研究，基于Seekur机器人平台，通过扩展传感器构建开发已经成为现代农业领域研究热点之一。所谓农自主避障系统，并在此基础上引入模糊逻辑算法实现业机器人，通常是指

3、与农业生产相关、拥有多自由度农田机器人避障算法设计。机构的机械系统，是具有高度感知和判断机能的自动1Seekur机器人平台［1］机械，可用于农田环境，也可应用于设施农业环境。例如，自主完成采摘、喷洒及除草等作业的农业机器Seekur是MobileＲobotsActivMedia公司推出的一［2－5］人。款全新的、智能的、通用型机器人移动平台，如图1所对应用于农田作业环境下的农业机器人，障碍物示。其应用四轮独立转向技术(4－WIS)，能满足低的识别与自主避障是关键技术之一。避障是指在局温、雨、雪天气的户外作业要求，并且具有较大的拖动部环境中基于传感器的信

4、息对障碍物实现规避，其实力和载重能力;内部可装备5台工控机，有效实现了时性要求更高。数据的统一规划和分散处理，具有很强的运算能力。当机器人的运动速度较低时，实时响应方法具有更好的运动规划和操作实时性，避障效果较佳。目前，常用的实时响应方法包括人工势场法、遗传算法［6］及模糊逻辑算法等。人工势场法结构简单，便于低层的实时控制，但存在局部最优解的问题，容易产生［7］死锁现象(DeadLock)。遗传算法作为一种多点搜索算法，更有可能搜索到全局最优解，但运算速度不［8］快，占据较大的存储空间和运算时间。基于实时传感信息的模糊逻辑算法克服了势场法易产生的局部图

5、1Seekur机器人最优问题，用简化的设计完成较复杂的任务，适用于1．1Seekur系统结构环境未知或发生变化的情况，能快速而准确地规划出如图2所示，Seekur系统结构分为两层:下位机为收稿日期:2014－07－16嵌入式控制系统，上位机为运行Windows操作系统的基金项目:北京市教委面上项目(KM201410028016);国家“863计车载计算机。划”高新技术发展计划项目(2012AA101905)作者简介:姜丹(1989－)，女，济南人，硕士研究生，(E－mail)mag-1)嵌入式控制系统:负责处理执行机构和传感器giejiangdan@1

6、26．com。的信息，并通过ＲS－232串口发给上位机;通过ＲS－通讯作者:刘卉(1978－)，女，吉林四平人，讲师，博士，(E－mail)liuhui@cnu．edu．cn。232串口处理上位机发出的控制指令和其它操作请·151·2015年7月农机化研究第7期求。Seekur平台通过底层MPU(MicroProcessingUnit，平台的车载计算机PhytecMPC－565运行Windows操微处理单元)扩展传感器和执行器，如码盘、陀螺仪、作系统，通过车载计算机扩展通用接口直接接入相应bumper及云台等，形成基于CAN总线的底层控制系的传感器，如

7、激光测距仪、摄像机及GPS等，可更好地统。完成实时性要求较高、数据量和运算量较大的任务，2)运行Windows操作系统的车载计算机。Seekur如避障、图像处理和目标识别等。图2Seekur机器人系统结构1．2Seekur平台的应用开发环境及工具描述二维环境，供机器人读取。此外，还可以对激光Seekur平台支持在MicrosoftVisualC++集成开扫描的显示环境数据文件进行导入、处理，并转换为发环境下，应用配套的接口函数库AＲIA，开发应用程地图格式文件。序，实现不同的机器人操作功能。Seekur平台还提供2激光避障应用系统研究了仿真软件Mobi

8、leSim和Mapper二维地图绘制工具。1)AＲIA机器人应用程序接口函数库。AＲIA采2．