一种新型的果园作业机器人装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种新型的果园作业机器人装置及方法，所述装置包括：机器人导向机构模块、电位传感器模块、数据采集卡模块、计算机模块、电机系统模块及机器人本体模块；所述方法包括：S1，机器人导向机构模块通过基于自适应的遗传算法和样条曲线进行轨迹规划和导航；S2，电位传感器模块通过测量导航轨迹和机器人实际行进的偏差，并根据测量值对位姿进行测算，得到导向机构的位姿偏差；S3，数据采集卡模块把采集得到的模拟量转换为数字量；S4，计算机模块接收并处理数字量；S5，根据数字量，电机系统模块实现机器人的跟踪。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的果园作业机器人装置及方法
本专利技术属于机器人导航，具体涉及一种新型的果园作业机器人装置及方法。
技术介绍
近几年，果园作业机器人虽然已有应用，但果园机器人的作业对象和工作环境具有较高的不确定性，给其设计带来了较大的挑战，尤其是给实际应用带来了较大的困难。由于果树枝叶生长方向各向的不确定性，使机器人较难实现自主导航；在果园喷洒农药时，较难实现均匀喷药；在果实成熟需要采摘时，也有一系列的问题需要解决，而在山地果园作业时，也还需要提高机器人的自适应能力。现有的轮式机器人，其运动的稳定性和作业环境及路况有关，在复杂的果园地形上难以施展其优势；使用传感器来测量导航轨迹和机器人实际行进的偏差，根据测量值对位姿进行测算的机器人，其导航只能在很小的角度内进行。当机器人在不平坦的果园地面工作时，机器人产生的上下摆动会对机器人的稳定性造成影响。申请公布号为CN105974928A的专利技术专利申请公开了“一种机器人导航路径规划方法”，该方法包括：设定一个起始路标，以该起始路标为基础将所述机器人所处场景内设置的所有目标进行层级划分，并且将相邻层级直属关系路标之间的位置关系进行保存，作为路标索引；输入机器人当前路标和目标路标；确定当前路标与目标路标的层级；搜索当前路标与目的路标的共同关系路标；确定所述路径为当前路标到共同关系路标与共同关系路标到目标路标的路径，路径规划完成。该技术方案的一种机器人导航路径规划方法，采用多叉树结构将路标划分层级，将路标层级与相邻层级直属关系的路标之间的位置关系保存为路标索引，使得路径规划中算法简单、效率高。规划的路径唯一，很适合在嵌入式设备上运行。但该方法轨迹规划不够精确，无法适用于果园复杂的地形。申请公布号为CN106017477A的专利技术专利申请公开了“一种果园机器人的视觉导航系统”，该系统包括导航基准线识别模块，二维码定位模块，超声波避障模块和单片机控制模块四部分。该专利技术将基于自然环境进行导航基准线识别与基于二维码标识进行定位相结合进行视觉导航，采用超声波传感器进行安全避障，最后由单片机对果园机器人进行行走控制。该专利技术对于降低导航成本、解决单纯基于自然环境进行视觉导航在果园地头转弯适应性差的问题，以及提高导航的可靠性与实用性具有重要意义。但该系统没有考虑果树枝叶生长的不确定性，存在视觉盲区，无法实现全方位定位。申请公布号为CN105867386A的专利技术专利申请公开了“一种机器人导航系统”，包括传感器模块、判断模块及策略控制模块。传感器模块用于发射距离信息，接收返回的距离信息，并根据返回的距离信息进行计算，并进行地图构建及输出机器人的位置信息。判断模块用于根据机器人的位置信息来判断机器人是否是处于安全区域。策略控制模块用于在获知机器人处于安全区域时，控制机器人采用第一运行策略进行移动，或在获知机器人处于非安全区域时，控制机器人采用第二运行策略进行移动。本专利技术还公开了一种机器人导航方法。上述机器人导航系统及方法，兼顾机器人的运行效率和应对复杂环境的可靠性，提高机器人的移动效率及安全性。但该系统步骤繁琐，且无法高效适用于果园的复杂地形。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种新型的果园作业机器人装置及方法。通过采用履带式机器人，增加姿态角传感器和位置角传感器，增加调节架，提高对土壤的保护性，使机器人越障平稳，具有自动复位的功能，使机器人在较大的角度内进行导航，提高果园作业的控制精度和精细化程度，使导向轮和导向管稳定地结合，降低摆动对机器人的影响，提高机器人在不平稳地面上作业的稳定性和对果园复杂地形的适应能力，满足果园作业机器人的设计需求。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：一种新型的果园作业机器人装置及方法，其特征在于，所述装置包括：机器人导向机构模块、电位传感器模块、数据采集卡模块、计算机模块、电机系统模块及机器人本体模块；其中，所述机器人导向机构模块与电位传感器模块相连；所述电位传感器模块与数据采集卡模块相连；所述数据采集卡模块与计算机模块相连；所述计算机模块与电机系统模块相连；所述电机系统模块与机器人本体模块相连；所述机器人本体模块与电位传感器模块相连。进一步地，所述机器人本体模块用于具体实施动作。进一步地，所述电位传感器模块用于测量导航轨迹和机器人实际行进的偏差。进一步地，所述机器人导向机构模块用于进行轨迹规划和导航。进一步地，所述数据采集卡模块用于把采集到的模拟量转换为数字量。进一步地，所述电机系统模块用于电机驱动和控制电机动作。所述方法包括：S1，机器人导向机构通过基于自适应的遗传算法和样条曲线进行轨迹规划和导航；S2，电位传感器模块通过测量导航轨迹和机器人实际行进的偏差，并根据测量值对位姿进行测算，得到导向机构的位姿偏差；S3，数据采集卡模块把采集得到的模拟量转换为数字量；S4，计算机模块接收并处理数字量；S5，根据数字量，电机系统模块实现机器人的跟踪。本专利技术与现有技术相比具有以下的有益效果：本专利技术通过采用履带式机器人，增加姿态角传感器和位置角传感器，增加调节架，提高对土壤的保护性，使机器人越障平稳，具有自动复位的功能，使机器人在较大的角度内进行导航，提高果园作业的控制精度和精细化程度，使导向轮和导向管稳定地结合，降低摆动对机器人的影响，提高机器人在不平稳地面上作业的稳定性和对果园复杂地形的适应能力，满足果园作业机器人的设计需求。附图说明图1是新型的果园作业机器人装置的控制系统说明图。图2是机器人导航编码流程示意图。图3是电机控制结构图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术进行更加详细与完整的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。如图1所示，本专利技术的一种新型的果园作业机器人装置及方法，其中，所述装置包括：机器人导向机构模块、电位传感器模块、数据采集卡模块、计算机模块、电机系统模块及机器人本体模块；其中，所述机器人导向机构模块与电位传感器模块相连；所述电位传感器模块与数据采集卡模块相连；所述数据采集卡模块与计算机模块相连；所述计算机模块与电机系统模块相连；所述电机系统模块与机器人本体模块相连；所述机器人本体模块与电位传感器模块相连。所述机器人导向机构模块用于轨迹规划和导航；所述机器人本体模块用于具体实施动作；所述电位传感器模块用于测量导航轨迹和机器人实际行进的偏差；数据采集卡模块用于把采集到的模拟量转换为数字量；计算机模块接收并处理数字量；电机系统模块用于电机驱动和控制电机动作。所述方法包括：S1，机器人导向机构模块通过基于自适应的遗传算法和样条曲线进行轨迹规划和导航。果园作业机器人的自主导航主要依赖于运动路径的规划。机器人运动规划一般分为两种方法:一种方法是轨迹规划，另一种方法是路径规划。路径规划一般是机器人按照某一性能指标搜索得到最优的规划路径；而轨迹规划是指机器人的各个节点在空间坐标上形成时间序列，包括位移、速度和加速度等。为了使机器人轨迹规划更加精确，引入了三次多项式插值的方法具体过程包括：考虑果园作业机器人在一定的时间内从初始位姿移动到目标位姿问题，首先利用逆运动学原理，求出起始位置和终止位置的位移；然后求解机器人通过初始位置和终止位置的光滑函数，将机器人在初始位置和终止位置的速度设置为0，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型的果园作业机器人装置，其特征在于，所述装置包括：机器人导向机构模块、电位传感器模块、数据采集卡模块、计算机模块、电机系统模块及机器人本体模块；其中，所述机器人导向机构模块与电位传感器模块相连；所述电位传感器模块与数据采集卡模块相连；所述数据采集卡模块与计算机模块相连；所述计算机模块与电机系统模块相连；所述电机系统模块与机器人本体模块相连；所述机器人本体模块与电位传感器模块相连。

【技术特征摘要】
1.一种新型的果园作业机器人装置，其特征在于，所述装置包括：机器人导向机构模块、电位传感器模块、数据采集卡模块、计算机模块、电机系统模块及机器人本体模块；其中，所述机器人导向机构模块与电位传感器模块相连；所述电位传感器模块与数据采集卡模块相连；所述数据采集卡模块与计算机模块相连；所述计算机模块与电机系统模块相连；所述电机系统模块与机器人本体模块相连；所述机器人本体模块与电位传感器模块相连。2.根据权利要求1所述的一种新型的果园作业机器人装置，其特征在于，所述机器人本体模块用于实施具体动作。3.根据权利要求1所述的一种新型的果园作业机器人装置，其特征在于，所述电位传感器模块用于测量导航轨迹和机器人实际行进的偏差。4.根据权利要求1所述的一种新型的果园作业机器人装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈墩金，覃争鸣，钟鸿飞，
申请(专利权)人：广州映博智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44