智能避障小车的设计与开发

【目的】为了提高交通安全系数与效率,促进自动驾驶技术的发展,扩展智能机器人的应用范围,促进其在实际生活中的应用,提升人们的生活品质。【方法】本研究分析了智能小车的总体设计,对小车的电源模块、电机驱动模块、单片机控制模块、红外避障模块、红外循迹模块进行了选型设计,并重点对红外循迹、红外避障系统的程序软件进行设计,最后进行了小车模型的制作、安装、调试及试验。【结果】智能避障小车能够实现循迹、避障、红外遥控驾驶的功能,验证了小车具备感知环境、做出决策及安全行驶的能力。     

基于模糊神经网络的智能车辆避障方法研究

基于Takagi-Sugeno(T-S)模型的模糊神经网络兼具有模糊逻辑推理能力和自学习训练的优点。将基于T-S模型的模糊神经网络的信息融合算法应用于智能车辆的安全避障控制中,提高了车辆的避障控制精度。采用多个超声波和红外测距传感器探测障碍物的方位,信息经过模糊神经网络控制器融合后,实现了智能小车对障碍物和环境类型的识别以及安全避障控制。通过MATLAB仿真实验验证此方法能够使智能小车安全避障。     

基于树莓派的自动避障小车的设计与实现

本项目以设计一款自动避障小车为目的,以树莓派主板为开发平台,选择各通用的电子元件和模块,以此来实现小车自动导航、自动避让障碍物等功能.自动避障小车具有用途广泛、可扩展性强等特点,可以根据需求来添加所需要的功能,市场应用推广前景广阔.     

农机自动驾驶系统研究进展与行业竞争环境分析*

农机自动驾驶系统是无人农场的关键技术之一,已在拖拉机、联合收割机、农业机器人等农业装备中有一定的应用并成为学术界研究的热点。从硬件基础与底层技术方面详细梳理农机自动驾驶技术原理,指出其核心内容在于环境感知、决策与规划、控制与执行3个环节,并逐一分析各环节实现原理与国内外主要研究成果;总结农机自动驾驶相对有人驾驶在作业精度、效率、降低作业强度等方面优势与在动态路径规划、地头自动转向以及系统可靠性与安全性方面的不足;同时,分析全球农机自动驾驶产业竞争环境,着重阐述中国市场竞争环境,指出农机自动驾驶系统价格及服务体系、机械化水平、下游消费者受教育程度低等问题是制约产业发展的主要因素;预测未来研究热点将集中在机群协同作业、障碍物检测、主动避障以及与5G融合塑造以无人化为核心的无人农业等方面。对于我国无人农业的建设与发展、重塑中国农业生产模式有较好的借鉴意义。     

基于STM32的循迹防撞系统设计与实现

课题组设计了一款能使用手机APP连接实现方向控制、循迹、避障等功能的智能小车。该小车以STM32F103C8T6主控芯片作为整个控制系统和数据处理的核心,电机驱动模块选择L298N芯片,循迹功能和避障功能采用红外和超声波传感器实现。仿真结果表明：该小车可以接收手机的遥控信号,实现前进、后退、左转、右转、停车、自动跟踪、自动避障等功能;该小车硬件结构简单,控制界面简洁,具有科学性和可行性。     

全自动草坪修剪机器人设计

本文设计的全自动草坪修剪机器人是集环境自动感知、路径自主规划、系统控制于一体的全自动智能四驱割草器。通过树莓派控制搭载ROS系统完成机器人的应用开发,机器人系统中利用传感器和摄像头进行数据信息采集,采用SLAM技术构建地图控制小车路径和轨迹规划;底层采用嵌入式系统控制机器人的运动和航迹推演,底盘采用四轮差分驱动结构,辅加PID算法和控制策略对机器人底层进行控制,安装超声波传感器使得机器人完成避障功能。     

基于Python编程的智能小车寻线驾驶研究

以智能汽车的缩影——智能小车为研究对象,为实现智能小车的自动寻线驾驶功能,对其硬件系统结构进行了研究。首先,从车体框架分别到主控模块、电源模块、驱动模块、红外寻线模块、超声波模块及蓝牙模块等,对智能小车的硬件进行了整体设计。其次,结合红外探测算法,基于Python编程语言对智能小车的自主寻线功能进行了控制,最终实现了智能小车的自动驾驶寻线功能。     

全自动草坪修剪机器人

本课题设计的全自动草坪修剪机器人是集环境自动感知、路径自主规划、系统控制于一体的全自动智能四驱割草器。通过树莓派控制搭载ROS系统完成机器人的应用开发,机器人系统中利用传感器和摄像头进行数据信息采集,采用SLAM技术构建地图以控制小车路径和轨迹规划;底层采用嵌入式系统,控制机器人的运动和行迹推演;底盘采用四轮差分驱动结构,辅加PID算法和控制策略,对机器人底层进行控制;安装超声波传感器使得机器人具备避障功能。     

基于计算机视觉的采摘机器人智能避障系统研究

为了实现采摘机器人对前进道路上障碍物的避障功能,提出了一种基于计算机视觉技术的采摘机器人智能避障系统。该系统结合计算机视觉技术与嵌入式智能控制技术,引入障碍物立体识别检测技术,将其应用于采摘机器人的静态避障中。试验结果表明:该系统能够准确无误地避开障碍物,并能在动态移动中规划出局部最优路径,证明了该智能避障系统的有效性、准确性和可行性。     

农业机械自动导航技术研究进展

农业机械自动导航技术作为智能农机的一项关键技术,是"精准农业"技术体系的重要组成部分,具有广阔的应用前景。目前,农业机械自动导航技术的研究重点主要集中在环境感知和导航控制策略等方面。为此,对环境感知技术和导航控制策略的国内外研究现状进行了详细综述,分析了目前常用的环境感知技术和导航控制策略的优缺点。分析表明:农业机械自动导航技术的未来发展趋势是采用深度学习的障碍物检测技术与智能避障策略并结合多传感器融合的环境感知技术、农业物联网技术、多机协同导航技术及集群控制策略。     

农业装备自动驾驶技术研究现状与展望

农业装备自动驾驶技术可以显著提升作业质量，提高作业效率，降低作业成本，减轻劳动强度，已成为智能农业装备发展的重要方向。在政策和市场的共同推动下，我国农业装备自动驾驶技术发展迅速，并通过多场景、多层次的示范和应用推动技术熟化，逐步建立了完整的技术体系。农业装备自动驾驶技术系统主要包括环境感知、工况感知、决策规划、横向控制、纵向控制等关键技术。本文首先阐述了农业装备自动驾驶关键技术研究的现状，分析归纳了各技术领域有待解决的关键科学技术问题；结合农业装备自动导航技术产品和自动驾驶技术集成应用两方面，介绍了国内外农业装备自动驾驶技术研发和应用情况；从自动驾驶技术分级研究和建立标准规范角度，对比分析了农业装备自动驾驶与智能网联汽车行业的差距，指出了农业装备自动驾驶等级划分的迫切需求。为应对智慧农业生产非结构环境、高精度农艺和强农时约束三大挑战，建议突出农业生产应用中作业精准化和驾驶自动化双重需求的特点，有针对性地开展农业装备自动驾驶技术研发、应用示范和技术分级等方面工作。     

基于单线激光雷达的割草机器人建图方法研究

针对单线激光雷达无法感知形状不规则的花丛问题,提出一种基于单线激光雷达的3D-SLAM方法,解决单线激光雷达不能实现多平面感知的问题。设计一个自动升降激光雷达高度装置,该装置主要由丝杆滑台、步进电机、雷达架、单线激光雷达等组成,通过丝杆滑台滑块的水平进给,控制激光雷达竖直运动。割草机器人在工作时,通过激光SLAM(同步建图与定位)技术检测障碍物信息,ROS(机器人操作系统)系统根据不规则障碍物的高度做出相应对策。通过对不同状态的建图效果进行量化和对比分析,试验结果表明：改进后与改进前相比,相对误差率降低1.04%;漏检率降低为0;避障率提高93.33%。本研究为割草机器人的准确定位与避障提供理论依据。     

拖拉机自动驾驶及控制技术

为实现拖拉机的自动驾驶和智能控制,满足国内大型机具对动力机械的需求,从智能导航、自动驾驶与操控协同、数据采集及监控自检、智能系统集成等方面开展模块化开发,实现了拖拉机自动行走、自动调头、自动避障、路径智能规划以及智能决策等生产作业功能,且能满足拖拉机复合农田作业的需求。      

基于机器视觉的无人机避障系统研究

无人机避障不及时造成的人员伤亡及财产损失是阻碍无人机发展应用的重要原因之一,实时性好、准确率高的避障系统可降低无人机的运行风险。提出基于目标检测的智能避障系统,以one stage与two stage目标检测方法相结合的方式改进目标检测模型YOLOv3。其中,障碍物检测分三部分完成:基于darknet-53进行三个不同尺度的特征提取、RPN根据ground truth筛选感兴趣区域和yolo层多尺度特征融合预测障碍物的位置和分类。然后,在该文数据集的基础上将训练好的障碍物检测模型进行测试,测试结果表明:改进模型的障碍物检测速率为25帧/s,mAP为95.52%,与现有的目标检测模对比结果表明:本研究改进的目标检测智能避障算法,比Faster R-CNN的mAP提高17.2%,检测速率加快14个FPS;并在保证实时性的同时,mAP比YOLO2提高23.3%,比YOLOv3提高6.25%。最后,将目标检测模型应用于无人机避障系统中提出实现方案,进一步为无人机安全运行提供新的方法。     

采摘机器人智能避障决策系统——基于ZigBee和单片机

首先介绍了碰撞危险度的原理及算法,基于决策、视觉采集、运动控制和ZigBee无线通讯4个子系统设计了采摘机器人智能避障决策系统;然后运用模糊控制理论实现了机器人避障功能,并对系统进行了MatLab仿真试验。结果表明:系统可以安全避开障碍物,而且可以自主规划最优避障路径,符合设计要求,证明了智能避障决策系统的可靠性和可行性。     

山地果园钢丝绳牵引货运机超声波避障系统

为避免山地果园钢丝绳牵引式货运机运行时碰撞穿越轨道的行人或其他障碍物,提高果园轨道货运系统的安全性和稳定性,开发了山地果园钢丝绳牵引式货运机避障系统,包括STC单片机、超声波测距、红外光电检测、无线通信、语音报警及手动控制等模块.系统设计指标为:障碍物检测距离不小于150 cm,避障成功率达到100％.系统应用试验结果表明:使用静态障碍物,上坡避障完成后货运机前端与障碍物间最小距离为100 cm,下坡避障完成后该间距为90 cm;使用动态障碍物,上坡避障完成后货运机前端与障碍物间最小距离为98 cm,最小延时为0.64 s;下坡避障完成后该间距为66 cm,最小延时为1.30s.     

基于Raspberry Pi的自动跟随机器人设计

为降低部分跟随机器人在无线定位方面的成本,提高定位效果,设计一种基于Raspberry Pi的自动跟随机器人。该机器人以小车为载体,采用Raspberry Pi 3B+作为主控器,运用超声波测距模块实现避障功能,并通过GPS模块实现机器人的定位;利用蓝牙模块实现手机与树莓派之间的数据传输,由手机APP实现机器人的按键控制、重力控制、语音控制和跟随控制。这些控制模式之间存在互锁关系,保证在某个模式下其他模式不会产生误动作,确保实时实现自动跟随、避障等功能,以满足不同的操作需求,方便人们的日常使用,使得智能化程度进一步提高。     

基于单片机的智能循迹小车设计

基于单片机为核心设计了一款智能小车。以红外线传感器实现循迹功能,红外遥控和红外避障的功能,以超声波传感器完成正面避障功能,通过PWM实现小车姿态调整。实验表明,智能小车各方面功能良好,为研制更好智能化小车提供参考意义。     

设施农业自走式水肥喷洒小车的设计

水肥同步供应和控制是现代农业的技术方向之一,喷灌是水肥一体化实现的一种灌溉形式。课题小组设计了设施农业自走式水肥喷洒小车,采用喷灌方式施肥,以STC12C5A60S2单片机为核心控制单元,利用红外传感器感知障碍物和作物植株。控制模块根据传感器信号分析处理并发出指令,实现小车自动行走,并对作物植株进行准确的水肥喷洒作业。小车的进一步开发和应用可有效提高设施农业生产效率,减少农业从业人员工作量,具有示范意义。     

自动驾驶技术在农业机械中应用

利用北斗导航技术实现农机的自动、智能、精准驾驶,是我国现代农业信息化发展的重点方向。以北斗导航技术为基础,阐述了国内外农机自动驾驶系统研究现状,研究了北斗农机定位解算算法,提出一种新的PVT解算算法。利用该算法设计了系统的硬件,并进行了试验模拟小车测试试验。结果表明,在场地和天气一定的条件下,该方案的定位精度比较理想。