绿篱移动作业机械控制系统研究

论文摘要

高速公路和公路中央隔离带的绿篱修剪工作是费时、费力、危险,用机器人代替人力来完成修建工作是未来的趋势。南京林业大学引进高层次人才和高层次留学回国人员科研基金项目“多功能移动智能机器人系统实现的研究”（G2003-1）就是在针进行树篱、草坪修剪提出的,希望能研制出一种多功能移动机器人能够自主行走和自动修剪绿篱和草坪。移动机器人采用移动车辆搭载一个四自由度的机械手的结构。本论文绿篱修剪移动智能机器人执行机构控制系统研究是“多功能移动智能机器人系统实现的研究”中的重要的一项内容,主要研究的内容为移动机械手的体系结构研究、绿篱作业面几何中心线生成、机械手的控制方法等。本文基于将移动车辆和机械手分开控制的思想,提出了一种新的移动机械手的体系结构,两者可以并行工作,在任务级可以实现协同工作。移动车辆采用基于认知和行为混合结构体系;机械手采用连续/离散事件混合控制方法,移动车辆和机械手的通讯采用软实时/硬实时的方法。根据作业目标的颜色特征和种植特点,采用色度空间对作业目标分割,实验证明白天和晚上光照变化,有较好的分割效果。采用超声波传感器和摄像机组合获得修剪平面几何中心线的绝对坐标。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstraction
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 研究目的及意义
• 1.3 绿篱移动作业机械相关技术的研究现状
• 1.3.1 绿篱修剪机械发展现状
• 1.3.2 农林业机器人
• 1.4 移动作业机械体系结构研究现
• 1.5 机器视觉在农林业上的应用
• 1.5.1 机器视觉研究的内容
• 1.5.2 机器视觉在农林业上的应用
• 1.6 执行机构控制方法研究现状
• 第二章 绿篱修剪移动作业机械体系结构及硬件系统
• 2.1 引言
• 2.2 移动作业机械控制体系结构
• 2.3 体系结构设计时的主要原则
• 2.4 绿篱移动作业机械控制体系结构
• 2.4.1 移动车辆控制系统
• 2.4.2 绿篱修剪机械手控制体系结构
• 2.4.3 实时/非实时混合通讯
• 2.5 绿篱移动作业机械执行机构控制系统硬件构成
• 2.6 小结
• 第三章 绿篱移动作业机械视觉检测系统
• 3.1 引言
• 3.2 机器视觉测量系统硬件配置
• 3.3 高速公路中央隔离带模型
• 3.4 坐标变换
• 3.5 修剪平面三维数据获取
• 3.6 隔离带植物图像分割
• 3.7 实验数据和结果
• 3.8 小结
• 第四章 结论
• 4.1 本论文的成果和结论
• 4.2 今后需进一步开展的工作
• 主要参考文献
• 详细摘要