【技术实现步骤摘要】
林间机器人导航与信息采集方法
本专利技术涉及林间机器人领域，具体涉及一种林间机器人导航与信息采集方法。
技术介绍
我国是农业大国，随着科技的发展、人口老龄化加剧和劳动力成本的上升，农业机械化、精细化、信息化发展的要求越来越迫切。智能农业装备是未来农业发展的趋势，而农业装备智能化不仅要求农业车辆可以自主导航，同时要求其对周围农业信息进行有效的提取和处理，如橡胶林中实现自动化割胶作业，果园中实现自动化修剪、喷药、采摘，大棚中实现自动化采收、精准化管理等，都需要能够自主导航的机器人搭载相应的自动化作业设备来实现。传统技术存在以下技术问题：现有的林间机器人无法自主完成采集信息和导航。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种林间机器人导航与信息采集方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了1.一种林间机器人导航与信息采集方法，其特征在于，包括：路径规划：根据机器人导航利用的数据类别和其完成动作的不同，把导航划分为三个阶段：“直行阶段”、“转弯阶段”和“换行阶段”...
【技术保护点】
1.一种林间机器人导航与信息采集方法，其特征在于，包括：/n路径规划：/n根据机器人导航利用的数据类别和其完成动作的不同，把导航划分为三个阶段：“直行阶段”、“转弯阶段”和“换行阶段”；/n以上三个阶段构成了机器人导航的整个循环过程，当机器人遇到超出上述三种之外的情况时，机器人将原地不动；/n数据提取时把激光雷达扫描到的全部数据按照角度递增的原则进行排序，然后提取出0—180°范围内的扫描数据，即机器人右侧激光雷达数据；然后通过聚类的方式取出提取距离机器人最近的树行中距离机器人最近的三棵树上的点集；/n聚类完成后，如果一个集群类中元素的数量大于给定的阈值N，那么它们就代表了...
【技术特征摘要】
1.一种林间机器人导航与信息采集方法，其特征在于，包括：
路径规划：
根据机器人导航利用的数据类别和其完成动作的不同，把导航划分为三个阶段：“直行阶段”、“转弯阶段”和“换行阶段”；
以上三个阶段构成了机器人导航的整个循环过程，当机器人遇到超出上述三种之外的情况时，机器人将原地不动；
数据提取时把激光雷达扫描到的全部数据按照角度递增的原则进行排序，然后提取出0—180°范围内的扫描数据，即机器人右侧激光雷达数据；然后通过聚类的方式取出提取距离机器人最近的树行中距离机器人最近的三棵树上的点集；
聚类完成后，如果一个集群类中元素的数量大于给定的阈值N，那么它们就代表了一棵树：
Num(classi)>N→classi＝TreeTrunk
机器人导航所利用的数据均来自距离机器人最近的树行，因此该系统可允许作业树林行距与株距不同。由于树行间地形不平坦，机器人可能会出现波动。故陀螺仪实时获取机器人姿态信息，用以修正基于横摇和俯仰角度的激光雷达数据。
利用“高斯-牛顿法”对所提取的树干点集进行圆拟合，得到各棵树圆心坐标；用最小二乘法拟合出过圆心的直线即为机器人树行间行走导航线。
机器人系统控制：
将横向偏差E和航向偏差θ作为模糊控制器的输入量。选取左右两侧直流电机PWM控制差值U作为输出变量，从而控制机器人差速转向。把航向偏差θ、横向偏差E和输出量U分别划分为7个等级，负大(NB)，负中(NM)，负小(NS)，零(Z0)，正小(PS)，正中(PM)，正大(PB)。隶属度函数都选择三角型，选用MIN-MAX-重心法作为模糊控制器的解模糊方法,根据经验和试验情况制定模糊控制规则；采用基于特征的扩展卡尔曼滤波(EKF)为移动机器人进行姿态估计；
机器人信息采集：
采集林中树直径、株距、行距、位置信息；为了提高树直径的采集精度，选择当激光雷达离树距离最近且机器人暂停时，即当机器人停在树前方进行作业时，取出该棵树上的扫描点集合以及下棵需要作业的树与该棵树的相对位置坐标；利用“高斯-牛顿法”对每棵树的点集进行圆拟合，使各个点的误差平方之和最小，得到的圆直径作为树直径；因考虑实际情况中按照此方法拟合出的树半径整体偏小，故采取把每棵拟合的树半径加固定常数进行补偿。
根据树P1的位置及整个树林的行列走势建立绝对坐标系XOY，此时树P1的绝对坐标已知，为(x1，y1)。当机器人在树P1正前方停下进行作业时，测量树P2在机器人坐标系下的位置，然后根...
【专利技术属性】
技术研发人员：张春龙，王蓬勃，耿长兴，李伟，
申请(专利权)人：苏州博田自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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