基于视觉的农业机器人自动导航技术研究开题报告

 2021-08-08 16:52:22

1. 研究目的与意义

相对于现代农业来说,农业机器人自动导航技术是农业领域的最新前沿科技,有着广阔应用前景和实际意义,这无疑成为现代农业当下的热点问题之一。

传统农业采用统一的耕作、播种、收获、运输等农艺措施对耕地进行生产运输管理,这无疑浪费了许多人力物力。

为大力发展农业车辆自动化,解决作物运输作业过程中农时紧张、运输作业时环境恶劣、作业效率低下,且劳动力日益短缺等问题,并且农业自动导航技术是实心农业机械智能化的基础,是开展农业精细化的前提,因此进行农用运输机器人的自主导航技术的研究具有重要的研究意义。

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2. 国内外研究现状分析

国外很多国家展开了对基于农业机器人的自动导航技术的研究,使农用机器人不仅仅能够实现自动控制的功能,还能够感知外界的环境,并做出相应的应对措施。

例如对前方的障碍物做出避让和绕行、将外界信息通过小车自带摄像头等传感器进行图像和环境采集和传输等行为。

美国从七十年代就开始农业自动导航系统的研究,美国的密西根大学开发了草坪修整机器人,对机器视觉的导航精度和图像处理的方法进行了研究,并在一轮园艺拖拉机上进行了实验。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容: 主要内容包括硬件部分和软件部分1. 硬件部分: 硬件系统包括车模、单片机最小系统、视频信号采集与处理模块、电机与舵机驱动模块、测速模块以及电源模块等。

利用altium designer设计智能小车所需的电路板,小车利用摄像头采集视觉信息,在单片机中判断农作物与道路中心线,并根据所获得的信息控制后轮的两个电机,并根据转向信息控制前轮舵机,使小车沿沿着设计好的路径自动前进。

此外,设计光电编码器检测电路检测小车的速度,完成对小车速度的闭环pid控制2. 软件部分: 软件方面研究视频信号采集与处理算法和对电机的控制算法,并利用iar embedded workbench对算法予以实现计划:第1周开题,阅读、收集、整理有关书籍和资料,分析并进行归类;第2周确定研究的技术方案,整理出相关资料;第3周 第4周研究智能小车的硬件部分中的最小系统,明确自己接下来几周的任务,制定未来几周的计划;第5周第6周 设计最小系统电路;视频信号采集与处理模块、电机与舵机驱动模块、测速模块以及电源模块;第7周第8周 。

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4. 研究创新点

机器视觉导航系统中主要任务是识别路线和检测障碍物,起到相对定位作用,不不仅工作性能优异,而且在识别路线时区分收割和未收割区域,从而能稳定的沿着路线前进,这种广泛适用性、功能多样性以及高性价比,通过图像处理技术,被成功的应用在农田机械导航中。

而且机器视觉导航主要优点是开发成本与高精度的gps相比较低,图像处理速度快。

主要难点就是光照条件的影响,农用机器行走过程中的不同农作物形态的变化,地面杂物的干扰等。

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