农业机械导航技术研究进展

农业机械自动导航技术是实施精细农业的基础,可有效减轻农机操作人员的劳动强度,提高作业精度与作业效率。经典的农机自动导航关键技术包括定位测姿、路径规划和运动控制,针对这3项关键技术,分别阐述了基于全球导航卫星系统、惯性导航系统、机器视觉导航系统及多传感器信息融合的农机定位测姿方法,总结归纳了农机自动导航系统中的全局路径与局部路径规划算法,以及农机的运动学模型、导航决策控制方法、转向制动控制系统。随着信息技术的发展,农机智能导航技术受到越来越多的关注,保证作业安全与提高作业效率成为农机智能导航不同于传统自动导航的关键技术。以激光雷达和RGB相机为例综述了农机自主避障技术,并从协同导航模式、通信技术、协同控制、远程监控平台等角度阐明了多农机协同作业的关键技术。最后,结合无人农场和智慧农业对农机智能导航技术未来的发展方向进行了展望。     

自动驾驶技术在农业机械方面的应用

本篇文章意在探讨自动驾驶核心技术在农机专业领域的应用,首先介绍了自动驾驶技术的概念和核心技术,进而分析了目前世界上自动驾驶技术的最新发展。接着介绍了现代农机自动导航系统技术的国内外发展现状,详细讨论了农机中的环境感知方法、路径规划方法和自动驾驶的常用算法,重点分析了考虑机器人的动力学约束、环境地形图和目标位置等计算最佳路径的卡尔曼过滤器（EKF）算法和粒子过滤器（PF）算法在具体应用时的相异。它们可以提升农业机械自动驾驶系统的准确性和效率,改进农业生产流程。最后讨论了自动驾驶农业机械在操作效率、资源利用、精准度、安全性、成本和环保方面的优势,总结了自动驾驶技术在农业机械领域的广阔应用前景和未来发展。     

基于北斗和激光雷达的机器人导航控制方法研究

为解决传统机器人导航控制易受到距离和空间等限制的问题,提出一种基于北斗数据和激光雷达数据组合的导航控制方法,该方法通过北斗输出的高精度定位数据构建全局地图并采用PID控制技术进行全局导航,通过激光雷达探测的局部数据构建局部地图,并由数据聚类和分段拟合等算法增强对探测到的障碍物边缘的描述,由人工势场实现机器人的避障路径规划。实测及仿真数据试验结果表明,采用分段拟合并取距离阈值为10,类别剔除阈值为3时,障碍物边缘更加清晰,轮廓更明确,有利于机器人自动避障;通过全局和局部地图的优势互补,导航控制方法在5 cm步进栅格化的数据下取得较好地避障性能;与已有算法相比,所提方法在与改进人工势场方法取得相近的最优路径情况下,运行时间减少43%,有效提高机器人的导航控制效率。     

农业机械导航路径规划研究进展

导航路径规划是农业机械自动导航的关键技术,近年来被广泛应用于耕种管收自动导航生产作业过程中。本文分别从全局路径规划和局部路径规划两个角度阐述分析了农业机械导航路径规划研究现状和进展。全局路径规划着重阐述了全覆盖路径规划和全局点到点路径规划,并归纳总结了在精准作业、农业运输和农机跨地块调度等方面的研究成果和具体应用。局部路径规划重点阐述了避障路径规划和局部跟踪路径规划,由于农业作业环境的复杂性和时空变异性,局部路径规划研究的重点是算法的实时性、高效性、鲁棒性和安全性。最后指出导航路径规划技术未来的研究重点为:数据资源标准化及规划路径共享;提高环境信息感知和解析能力;增强实时动态规划性能;路径规划与农机特性相结合。     

农业机械自动导航技术研究进展

自动导航技术是农业机械近年来研发中常用的先进技术,能够提高机械运行的高效性和精准性。笔者针对农业机械自动导航技术的研究现状,分析了环境感知的几项关键技术及导航的控制技术,展望了未来农业机械自动导航技术。结果表明,当前农机自动导航的核心技术主要为环境感知技术和控制技术,而未来自动导航技术的发展趋势可以深度学习为基础开发更精确的障碍物感知检测技术,促进环境感知技术中多种类型传感器的融合,同时借助物联网技术搭建农机自动导航作业的远程监控平台,实现远程任务调度及可视化管理。     

农业机械自动导航技术研究进展

现代农业机械的自动导航对耕作、播种和收割等农业生产过程中常用的技术系统有重要影响。实践证明,农业机械的自动导航技术不仅改变了传统耕作方式,保证了农业技术与现代科技的有机结合,而且极大地助推了农业农村现代化,提高了农产品的产量和质量。基于此,笔者主要分析了常见的农业机械自动导航技术在实际生活中的运用,并展望了农业机械自动导航技术在未来的发展前景。     

农业机械自动导航技术研究进展

通过对目前国内外农业机械自动导航技术的发展现状进行分析,阐述自动导航技术在农业机械中的应用现状与发展瓶颈,提出未来自动导航技术在农业机械发展过程中的应用重点与难点,研究结果对于提高农业机械自动导航技术、促进农业机械智能化、现代化发展具有重要意义。     

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。     

履带式作业装备自主导航路径规划方法研究

基于北斗卫星定位的履带式作业装备自主导航路径规划方法,以规则型地块为研究对象,根据履带式作业装备的自身属性以及作业特点展开研究。通过北斗卫星定位系统获取地块四角坐标、联合作业装备尺寸及作业行间距等信息,自动生成作业路径。实验结果表明：路径规划算法测量点与计算点间最大误差为0.09m,平均误差为0.046m,算法准确性较高。     

农业机械自动导航技术研究进展分析

农业机械自动导航技术作为一种先进的创新技术手段,能够将农业机械技术与导航技术合理融合。针对农业机械自动导航技术内涵以及农业机械自动导航技术运用优势进行详细分析,其目的是研究出农业机械自动导航系统常用方式以及农业机械自动导航系统关键技术,以便于确定农业机械自动导航技术未来发展趋势。     

基于机器视觉的农业机械避障导航算法研究

【目的】机器视觉技术已经成为一种重要的农业机械导航线路提取技术,但农业机械避障导航的自动提取容易受到自然条件的影响,其实时性要求还需进一步改进。【方法】笔者提出了一种基于机器视觉的农业机械避障导航算法,首先,利用改进之后的避障导航算法对CCD提取的彩色农田图像进行灰度化处理,呈现出图像信息;其次,利用改进之后的Otsu算法对避障系统获取的图像信息进行分割,得出新的图像,再利用滤波、腐蚀、膨胀等算法模式去除避障中的不良信息;最后,在避障信息的基础上提取出针对性的骨架,再对导航进行模拟,计算得出最后的偏差,并采用速度分别为0.5 m/s、1.0m/s的慢速实验对田间农作物中的障碍物进行检测。【结果】仿真结果表明,笔者提出的障碍物探测方法能够在不同的车速情况下,对障碍物的方向和形状进行精确识别,具有很好的适用性。【结论】1）基于机器视觉的农业机械避障导航算法能够较好地克服农业种植过程中出现的障碍物干扰,准确地提取出农田中的作物行驶方向和距离,并为以后的处理打下了良好的基础。2）目前对于障碍物的检测只考虑了静态障碍物和离航向最近的障碍物为有效障碍物的情况,在后续的研究中应对田间多障碍、动态障碍...     

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。     

采茶机器人导航避障及路径规划研究

为实现采茶机器人在室外复杂茶园环境中定位与环境地图构建,使用改进的ORB-SLAM2算法进行机器人自身定位与三维点云地图的构建。在环境地图构建完成的基础上,完成地图的保存,并将三维点云地图转换为八叉树地图。在八叉树地图上实现采茶机器人的碰撞检测算法与路径规划算法,路径规划算法采用RRT(Rapidly-exploringRandomTree,快速遍历随机树)算法。于模拟茶园环境中,在实际机器人平台上进行实验,实验结果表明,所提方案实际运行结果良好,可以满足采茶机器人导航避障及路径规划要求。     

农业机械导航技术的发展与应用

在当前信息科技飞速发展的大环境下,农业生产的规模正不断扩大,同时体现出智能化和精确化的特征,而农机机械导航技术对于农业的生产和发展具有极为关键的意义。在导航过程中,农机利用随身安装的传感装置来获取周围的环境信息,而后利用内部的信息处理装置对收集到的信息进行分析和处理,其后根据信息处理的结果来确定进一步行进的方向和路线,继续进行农业生产活动。在此基础上,文章对农业机械导航技术的发展和应用状况进行了探究和讨论。     

基于UWB超宽带技术的无人驾驶农机导航定位技术研究

以UWB超宽带技术为基础展开无人驾驶农机自动导航定位控制技术研究,将在室内定位领域应用广泛且性能良好的UWB超宽带定位技术进行算法和硬件上的优化,使其适用于室外环境,设计相应的控制算法进行测距,结合基站确立定位参考系,设计算法矫正因设备或外在因素造成的定位误差,最后模拟田地狭小的丘陵地区果园环境展开实验研究,以Robo...     

基于单片机和GPS定位的自主导航采摘机器人设计

为了提高采摘机器人的智能化控制水平和自主导航能力,改善机器人的应用限制和使用性能,提出了一种基于单片机和GPS的采摘机器人自主导航方法,克服了采摘机器人导航方式的缺点,显著提高了导航定位的效率和精度。该方法利用GPS实时接收卫星发射的时间、经纬度和高度等信息,通过RS232发送给单片机;单片机对GPS发送数据进行处理,得到控制所需的时间和位置等信息,通过与机器人所处的位置进行比较,调整机器人的姿态,实现路径的智能化追踪和规划。在实验日光温室内对采摘机器人的自主导航性能进行了测试,结果表明:利用单片机和GPS定位可以较为精确地对采摘目标路径进行跟踪,可以使机器人沿着既定路径移动,控制的精度较高,误差较小。     

池塘养殖船自动导航系统设计与试验

针对池塘养殖中投喂作业需要全塘均匀覆盖的应用场景,存在人工投饲强度大、饲料利用率低的问题,设计一种能够适应不同多边形池塘的养殖船自动导航控制系统。控制系统采用低成本北斗定位模块和高精度电子罗盘进行组合导航,获取池塘养殖船的位置和航向信息作为导航控制器的输入,通过构建基于PD算法的导航控制器,实现航行过程中的路径跟踪。设计一种多边形回纹线导航路径规划算法,能够快速实现多边形池塘的导航路径规划。开展池塘导航试验,试验结果表明：采用所设计的自动导航系统,养殖船能够按照规划的路径航行,在水面行驶速度为0.4~0.5 m/s时,稳定跟踪后最大误差小于2.62 m,平均跟踪误差小于1.30 m,导航精度满足池塘养殖自动投饲要求。     

基于优化人工势场法的插秧机绕障策略研究

针对水田中存在的壕沟、田埂、石块、电线杆等障碍物使得插秧机无法保证作业连续性和插秧直线性等问题,设计了基于优化人工势场法的插秧机绕障路径规划策略。通过增加插秧机实时位置与目标作业点的相对距离作为判断条件来动态改变势场大小,同时设立了虚拟局部目标点来弥补传统人工势场法目标点不可达和局部最小点的算法缺陷;将插秧机简化为二轮车模型,建立插秧机转向系统数学模型,得出插秧机速度、行驶航向角和前轮转角表达式,以横向偏差与航向偏差作为评判路径优化效果的因素。转向控制器以复合模糊PID算法控制插秧机的转角,不断减小理想前轮转角与实际转角的偏差,实现转角最优化;采用超声波传感器实时检测道路障碍物并结合RTK-GPS实时更新位置坐标,设计出插秧机绕障转向控制策略。通过Matlab对优化的人工势场法的避障路径控制策略进行仿真,仿真结果表明,当障碍物不在影响范围内,插秧机直线追踪的最大横向位置偏差为5cm,平均偏差约为2cm,最大避障横向偏差小于0.5m,优化后的算法具有较好的控制精度,可避免目标点不可达的问题。基于洋马VP6E插秧机作为实验平台进行了实车实验,实验结果表明,当插秧机以速度0.5、1.0、1.5m/s行驶时,左侧绕障的最大横向偏差均不大于1.2218m,航向偏差最大值为30.1491°,绕障前后直线追踪的平均横向偏差为0.025m,平均航向偏差为3.12°;右侧绕障的最大横向偏差均不大于1.2459m,航向偏差最大值为25.2294°,绕障前后直线追踪的平均横向偏差为0.023m,平均航向偏差为3.36°,所设计的避障方法可满足插秧机在农艺作业过程中的避障要求,具有很好的可行性与鲁棒性。     

基于大数据技术的播种机无线自动导航定位系统研究

为了提高播种机的定位导航效率及导航自动化水平,将大数据处理技术和无线传感网络技术引入到了导航系统的设计上,并通过定位算法对位置信息进行估计,实现了播种机的自动定位导航。模拟农田作业的环境,在700m×1000m的网格区域范围内布置了传感器节点,并利用仿真计算的方式对导航的精度进行了测试。测试结果表明:采用三边测量法,结合PID控制器可以有效提高定位精度,可对自动导航系统的设计提供较有价值的借鉴。