基于二维激光雷达自主导航的农业机器人设计与实现开题报告

全文总字数：1423字

1. 研究目的与意义

本设计以移动机器人为研究平台，采用二维激光雷达作导航传感器，提取激光雷达数据并作分析，为移动底盘提供位置、路径信息，融合加速度计、霍尔编码器信息，实现农业机器人的自主导航。

农业机械化水平的高低是判断国家现代化水平的标志之一，农业自主导航机器人能够提高农业生产效率、提高作业质量、降低必要劳动时间，为农业供给侧结构性改革提供助力。

激光雷达具有传统机器视觉导航系统所不具备的优点，因其不易受天气、光照条件的干扰，因此基于激光雷达导航的农业机器人近年来愈发受到关注。

2. 国内外研究现状分析

相较于传统的视觉导航系统而言，应用于农业机器人的激光雷达导航系统出现较晚。

自chateau等人于2000年提出了基于激光雷达的农业自主导航车辆这一想法以来，各国学者通过实践不断补充和完善激光雷达导航理论。

国外研究方面，美国斯坦福大学团队的stanley自主车辆在2005年实现了无人行驶132英里，是第一批将激光雷达用于车辆导航中的实际系统。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：（1）移动机器人系统结构分析、计算、验证。

分析三轮式、四轮式、履带式结构的优缺点，确定底盘结构；依照目标参数计算确定电机转矩、功率和驱动、电池参数；以实物的方式验证。

（2）激光雷达数据获取、处理、导航。

4. 研究创新点

一、设计了一款适用于户外作业的机器人底盘，履带结构具有良好的适应能力；二、电机使用反馈的方式，运用PID控制律精确控制电机转速，具有良好的鲁棒性；三、对获取的原始点云数据进行平滑滤波，消除其中的噪声，提高导航精度；四、对传感器噪声的来源作分析，对可避免的诱发因素作了防范处理；五、路径拟合使用PID控制律，具有较好的稳态精度和响应速度。