文档介绍：江苏大学
硕士学位论文
温室搬运机器人视觉导航路径识别与模糊控制策略研究
姓名:卢绍田
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:王新忠
20100610
摘要江苏大学硕士学位论文温室是高度集约化管理的生产系统,劳动强度大,消耗劳动力多,需要专业化的作业机械。日常管理和收获阶段都涉及到搬运工作,搬运工程尤其消耗劳动力,基于视觉导航的温室搬运机器人有着广阔的应用前景。本论文以江苏大学农业工程研究院的智能搬运小车为实验平台,在江苏大学试验温室内以温室番茄采摘搬运为应用方向,对温室搬运机器人视觉导航基准线的提取和控制策略进行了研究。主要研究工作为:在温室搬运机器人视觉导航参数的提取方面,选取为视觉软件开发平台,选取江苏大学试验温室作为试验场地,构建了温室搬运机器人软硬件系统。针对所采集的图像颜色特征,利用敏感区域翱诤屯枷癖咴导觳夥ㄊ迪至导航基准线的提取。试验从天气条件和加热管被遮挡率两个因素角度进行分析,其中,在多云天气和正对光晴天天气情况下的视觉导航基准线识别率为%,正确提取出视觉导航基准线的识别率均为%:在阴天天气和逆光晴天天气情况下的视觉导航基准线识别率为ィ谝跆焯炱榭鱿碌恼肥侗鹇饰ィ谀婀馇缣焯气情况下的正确识别率为%。加热管被遮挡率在ィ和ィ区间范围内的处理效果最好,在加热管被遮挡率,%蚚%,区间范围内的导航基准线精度误差有所增大。试验表明,提出的导航基准线算法具有适用性。平均每幅图像的处理时间小于,能够满足导航实时性要求。应用传统两步法建立了摄像机标定模型,利用最小二乘法求解摄像机内外参数方程组,并对标定误差进行了初步研究。所得偏差较小,能满足导航需要。针对其运行环境的不确定性和难以建立精确的车体本身动力性能数学模型,应用模糊控制技术,对控制策略进行研究,设计了基于视觉导航的模糊控制器并进行了分析研究,结果表明当实际位姿和设定位姿偏差比较小时,可以采用较小的反方向纠偏量使其尽快回复到设定位姿附近;当实际位姿和设定位姿偏差比较大时,可以采用较大的反方向纠偏量使其尽快回复到设定位姿附近的经验是一致的,所设计的模糊控制器适用于导航控制策略。关键词:搬运机器人视觉导航图象处理温室模糊控制和
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指导教师签名五勃,易学位论文作者签名:卢绍弭加沙年屡甓喑深学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制保密口,在手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于年解密后适用本授权书。不保密
卢卿日期:砷年独创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:
第一章绪论帚一早江苏大学硕士学位论文研究目的和意义珀下匕蔬菜是人类生活中必不可少的食物,我国水果和蔬菜种植面积、产量在世界上占有重要地位。据联合国粮农组织臣疲泄卟ブ置婊筒糠直鹫际澜的%、%,均居世界第一。近些年,我国蔬菜面积迅速扩大,中国年蔬菜播种面积达到亿亩,总产量诙郑司加辛多公斤。而近年来,我国温室蔬菜生产取得了很大的发展,不少地方都建立了温室大棚进行相关蔬菜的蔬菜分类包括根茎类蔬菜、瓜茄类蔬菜、鲜豆类蔬菜、叶菜类蔬菜,其中瓜茄类蔬菜主要有冬瓜、黄瓜、番茄、茄子等。在瓜茄类的蔬菜生产中,需要人工不定时的对果实进行成熟度判断和收获,在很多时候还要动用梯子。因此,收获作业劳动强度大,消耗时间长,具有一定程度的危险性【。同时,在很多国家,由于人口的老龄化和从事农业工作的人口的减少,劳动力成本不断提高,而人工收获的成本在果蔬的整个生产成木中所占的比例高达%N夜淙淮邮屡┮等丝诘幕比较大,从事农业生产的人口众多,但随着经济的发展,近些年来人口增长率下降,大量农业人口向第二产业,第三产业转移,所以,农业劳动力成本也提高不少。因此,研究开发适合目前生产实际的果蔬果实收获搬运机器人不仅可以在很大程度上减轻劳动强度、提高生产效率,而且具有广阔的市场应用前景【。可以说,机器人应及时研究出适用于我国农业生产变革所需要的机器人,对我国农业生产的长远发展搬运机器人在温室自主行走需要导航系统的控制,自动导航是移动机器人研究的一个重要组成部分,它有广泛的应用