PDF《电驱锄草机器人系统设计与试验》

2016年 5月 农业机械学报第47卷 第 5期 d o i :

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3 电驱锄草机器人系统设计与试验 李南陈子文 朱成兵 张春龙 孙哲李伟(中国农业大学工学院,北京

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8 3 ) 摘要:根据移栽蔬菜田间锄草作业工况和要求, 基于视觉伺服控制技术, 设计了电驱锄草机器人系统.该系统以中 小功率拖拉机为配套动力, 由伺服电动机驱动月牙形锄草刀护苗锄草和对行, 减少了能耗与污染物排放, 提高了系 统伺服特性.机器视觉系统实时采集田间图像并处理, 对作物进行识别与定位.控制器结合视觉系统获取的刀苗 距、 锄草机器人前进速度、 锄刀相位角度及机器人横向偏差信息, 利用智能伺服驱动器精确控制锄草刀避苗和对 行.试验表明, 在前进速度不高于

1 5k m/ h 、 作物株距不小于

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3 5m工况下, 伤苗率小于

1 0 %, 田间杂草锄净率约 为90%. 关键词:电驱锄草机器人;

机器视觉;

伺服控制;

试验 中图分类号:S

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T P

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6 文献标识码:A 文章编号:1

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0 6 S y s t e m D e s i g na n dE x p e r i me n t o f E l e c t r i cD r i v e nWe e d i n gR o b o t L i N a n C h e nZ i w e n Z h uC h e n g b i n g Z h a n gC h u n l o n g S u nZ h e L i We i ( C o l l e g e o f E n g i n e e r i n g ,C h i n aA g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y ,B e i j i n g1

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3 ,C h i n a ) A b s t r a c t :Wi t ht h ei n c r e a s eo f d e m a n df o r o r g a n i cv e g e t a b l e ,a u t o m a t e dm e c h a n i c a l w e e d i n gm a c h i n e s a r em o r ea n dm o r ei nn e e d .A c c o r d i n gt ot h ew o r k i n gc o n d i t i o na n dr e q u i r e m e n t o f w e e d i n go p e r a t i o nf o r t r a n s p l a n t e dv e g e t a b l ec r o p s ,a ne l e c t r i cd r i v e nw e e d i n gr o b o t s y s t e mw a s d e v e l o p e da n dt e s t e d .C a r r i e d b yam i d d l eo rl o w h o r s e p o w e rt r a c t o r ,t h ew e e d i n gr o b o t c o u l de f f i c i e n t l yr e m o v ei n t e ra n di n t r a r o w w e e d s .T h es y s t e m w a se q u i p p e dw i t ham a c h i n ev i s i o ns y s t e m ,w h i c ha c q u i r e da n dp r o c e s s e df i e l d i m a g e s i nr e a l t i m et or e c o g n i z ec r o p s a n do b t a i nt h e i r l o c a t i o n s .F o u r e l e c t r i cm o t o r s w e r eu s e dt od r i v e t h r e ec r e s c e n tw e e d i n gb l a d e sa n dt h es t e e r i n gm e c h a n i s m t oa v o i dc r o p sa n df o l l o w c r o pr o w s .T h e s y s t e m h a dt w om i c r o c o n t r o l l e r st oc o n t r o l w e e d i n gb l a d e sa n dt h es t e e r i n gm e c h a n i s m s e p a r a t e l y .T h e c o n t r o l l e r s f u s e db l a d e c r o pd i s t a n c e ,p h a s ep o s i t i o no f m o t o r s a n df o r w a r ds p e e do f r o b o t ,t oa c c u r a t e l y g u i d et h ew e e d i n gb l a d e s a v o i d i n gc r o p sa n dt r a c k i n gt h er o w s .T oe v a l u a t et h ew o r k i n gp e r f o r m a n c eo f w e e d i n gr o b o t ,t e s t sw e r ec o n d u c t e do nc o n c r e t er o a ds u r f a c ea n di nf i e l dr e s p e c t i v e l y .R e s u l t so f t h e t e s t s i n d i c a t e dt h a t t h er o b o t c o u l dr e m o v e9

0 % w e e d sw h i l et h ec r o pd a m a g er a t ew a sl e s st h a n1

0 %, w h e nt h es p e e dw a su n d e r