红花采摘机器人融合导航控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种红花采摘机器人融合导航控制系统，属于采摘机器人导航技术领域。本实用新型专利技术主要包括红花采摘机器人车体、导航控制器、GNSS差分导航模块、分禾压力装置、IMU惯导传感器、双目相机、差速驱动装置、AP电台、电控箱体、外围电路。此控制系统可以根据调度信息在田间自主导航作业；可融合分禾器压力、GNSS、惯导、视觉、超声波传感器数据进行导航、避障作业，实现机器人行间导航、运动姿态调整、地垄转弯换行等作业；红花采摘机器人的主要导航位置信息可实时发送至调度系统，亦可通过显示屏显示，提高了人机交互能力。此控制系统为未来智能化红花采摘运输奠定了基础。未来智能化红花采摘运输奠定了基础。未来智能化红花采摘运输奠定了基础。

Fusion navigation control system of safflower picking robot

【技术实现步骤摘要】
红花采摘机器人融合导航控制系统


[0001]本技术属于农业机器人导航
，更具体的说，是涉及一种红花采摘机器人融合导航控制系统。

技术介绍

[0002]红花又名红蓝花，是一种集药用、油料为一体的特种经济作物，具有活血通经，散瘀止痛的功效。红花种植环境为非结构化环境，地形、光照、气候条件多变，单一传感器难以应对复杂的田间环境，为提高导航定位精度和可靠性，多传感器间的数据融合是必要手段。多传感器信息融合，指利用各传感器的优势特征，构成数据冗余或数据互补特性，提高测量结果的鲁棒性和准确性。红花采摘机器人田间导航作业，根据调度指令沿红花行直线行走时，由于播种时播种机偏移导致红花种植行弯曲，并且由于红花采摘期，植株较浓密，红花采摘机器人仅根据GNSS差分导航模块、惯导传感器、双目相机无法有效监测局部路径信息。

技术实现思路

[0003]本技术所要解决的问题在于，针对现有技术的不足，提出一种红花采摘机器人融合导航控制系统。
[0004]本技术涉及一种红花采摘机器人融合导航控制系统，用于田间红花采摘机器人自主导航，其特征在于，包括红花采摘机器人车体、导航控制器、GNSS差分导航模块、分禾压力装置、IMU惯导传感器、双目相机、差速驱动装置、行走装置、AP电台、电控箱体、外围电路组成，所述分禾压力装置包括压力传感器、分禾侧板、支撑架，所述分禾压力装置固定在驱动轮支撑杆前部，用于采摘机器人行间行走时监测行两侧红花植株的侧压力，并将侧压力信号发送至导航控制器，以获得驱动轮在红花行间位置信息。
[0005]上述红花采摘机器人融合导航控制系统，所述GNSS差分导航模块包括车载电台、接收机、测量天线，所述GNSS差分导航模块用于接收卫星传输信息，与基站做差分处理实时获得采摘机器人经纬度信息，所述测量天线共两个，固定在采摘机器人顶部，前后各一个，以获得采摘机器人的姿态信息，所述IMU惯导传感器用于获得采摘机器人姿态信息和里程计信息，所述双目相机位于车体前部，获得采摘区域的深度点云图，用于行间行走及地头换行时路径规划，所述红花采摘机器人车体横跨两行红花，并在行间行走，所述差速驱动装置包括电机驱动器、安全继电器、CAN收发器、电机、减速机组成，所述行走装置包括驱动轮、万向轮，所述驱动轮与电机、减速机通过链条进行传动，所述AP电台用于调度系统与采摘机器人信息交互。
[0006]本技术提供的红花采摘机器人融合导航控制系统，可以根据调度信息在田间自主导航作业；可融合分禾器压力、GNSS、惯导、视觉、超声波传感器数据进行导航、避障作业，实现机器人行间导航、运动姿态调整、地垄转弯换行等作业；通过分禾压力装置，避免因预设路径偏移导致采摘机器人无法在行间行走，提高了田间导航的适应性；红花采摘机器人的主要导航位置信息可实时发送至调度系统，亦可通过显示屏显示，提高了人机交互能
力。此控制系统通过优选采用以太网、CAN总线进行通讯，从而依据以太网、CAN总线的独特特性和优点，大大增强了数据通讯的可靠性、实时性和灵活性。此控制系统为未来智能化红花运输奠定了基础。
附图说明
[0007]图1为红花采摘机器人融合导航控制系统整体示意图。
[0008]图2为红花采摘机器人融合导航控制系统结构框图。
[0009]图3为红花采摘机器人分禾装置示意图。
[0010]万向轮1、悬挂支撑2、操作面板3、GNSS测量天线4、电控箱体5、声光一体指示灯6、双目相机7、IMU惯导传感器8、并联机械臂9、驱动电机10、分禾装置11、压力传感器12、分禾侧板13、支撑架14。
具体实施方式
[0011]本技术所要解决的问题在于，针对现有技术的不足，提出一种红花采摘机器人融合导航控制系统。下面结合附图和实施例，对本技术作进一步详细阐述。
[0012]实施例1：如图1至图3所示，一种红花采摘机器人融合导航控制系统，用于田间红花采摘机器人自主导航，其特征在于，包括导航控制器、无线AP、GNSS差分导航模块、 IMU惯导传感器8、超声波传感器、分禾装置11、双目相机7、差速驱动装置、万向轮1、 AP电台、声光一体指示灯6、电控箱体5、外围电路；所述分禾压力装置包括压力传感器12、分禾侧板13、支撑架14，所述分禾压力装置固定在驱动轮支撑杆前部，用于采摘机器人行间行走时监测行两侧红花植株的侧压力，并将侧压力信号发送至导航控制器，以获得驱动轮在红花行间位置信息。
[0013]实施例2：如图1至图3所示，一种红花采摘机器人融合导航控制系统，其特征在于，所述GNSS差分导航模块包括车载电台、接收机、GNSS测量天线4，所述GNSS差分导航模块用于接收卫星传输信息，与基站做差分处理实时获得采摘机器人经纬度信息，所述测量天线共两个，固定在采摘机器人顶部，前后各一个，以获得采摘机器人的姿态信息，所述IMU惯导传感器8用于获得采摘机器人姿态信息和里程计信息，所述双目相机7位于车体前部，获得采摘区域的深度点云图，用于行间行走及地头换行时路径规划；所述红花采摘机器人车体横跨两行红花，并在行间行走，所述驱动装置包括电机驱动器、安全继电器、CAN 收发器、电机10、减速机组成，所述行走装置包括驱动轮、万向轮1，所述驱动轮与电机、减速机通过链条进行传动，所述AP电台用于调度系统与采摘机器人信息交互。
[0014]具体实施步骤如下：
[0015]步骤1：红花采摘机器人根据调度信息获得待采摘区域路径信息，导航控制器根据GNSS差分模块获得机器人当前经纬度信息，根据双目相机7获得车体周围环境点云信息，并控制机器人行走至预采摘区域起点位置；导航控制器根据GNSS差分模块和IMU惯导传感器8的融合信息获得车体角度姿态信息，并调整车体姿态至合适角度；车体沿预设定路径行走，针对播种时播种机偏移可能导致红花种植行弯曲，并且由于红花采摘期，红花植株较浓密，双目相机无法有效监测局部路径信息；通过增加分禾装置11，避免因预设路径偏移导致采摘机器人无法在行间行走，导航控制器通过监测行两侧植株根茎位置对分禾器侧板13的压
力值，控制采摘机器人调整横向位移，以保证驱动轮、万向轮始终位于行间；
[0016]步骤2：红花采摘机器人行间行走，实时监测驱动轮两侧分禾器压力，当分禾器压力值差距大于设定值时，控制车体沿分禾器压力值小的一侧运动，直至两侧压力值均衡；导航控制器根据IMU惯导传感器和驱动电机编码器的数值计算采摘机器人里程计信息，并融合GNSS经纬度信息获得车体的实时位置信息和行走距离信息，并通过无线AP发送至调度系统实时显示。
[0017]本技术提供的红花采摘机器人融合导航控制系统，可以根据调度信息在田间自主导航作业；可融合分禾器压力、GNSS、惯导、视觉、超声波传感器数据进行导航、避障作业，实现机器人行间导航、运动姿态调整、地垄转弯换行等作业；通过分禾压力装置，避免因预设路径偏移导致采摘机器人无法在行间行走，提高了田间导航的适应性；红花采摘机器人的主要导航位置信息可实时发送至调度系统，亦可通过显示屏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红花采摘机器人融合导航控制系统，用于田间红花采摘机器人自主导航，其特征在于，包括红花采摘机器人车体、导航控制器、GNSS差分导航模块、分禾压力装置、IMU惯导传感器、双目相机、差速驱动装置、行走装置、AP电台、电控箱体、外围电路组成，所述分禾压力装置包括压力传感器、分禾侧板、支撑架，所述分禾压力装置固定在驱动轮支撑杆前部，用于采摘机器人行间行走时监测行两侧红花植株的侧压力，并将侧压力信号发送至导航控制器，以获得驱动轮在红花行间位置信息。2.根据权利要求1所述的红花采摘机器人融合导航控制系统，其特征在于，所述GNSS差分导航模块包括车载电台、接收机、测量天线，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国民，郭辉，罗丹，董芙楠，路昊，武天伦，
申请(专利权)人：新疆农业大学，
类型：新型
国别省市：