農業(yè)機器人移動平臺的研究現狀范文

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摘要：農業(yè)機器人在農業(yè)信息化和智能化中占據著重要的地位，改善了農民的耕作條件，提高了農業(yè)耕種效率，推動著行業(yè)的不斷發(fā)展。移動平臺是農業(yè)機器人的基本結構，常使用輪式、履帶式、輪履式等，每種機構都有優(yōu)缺點和合適的應用范圍。在現有技術的基礎上，通過改進機械結構，選擇合適的傳感器和控制算法，將會提高機器人的表現能力，增強對自然環(huán)境的適應能力，有利于農業(yè)機器人的應用和普及。

關鍵詞：農業(yè)機器人；移動平臺；研究現狀；發(fā)展趨勢

1農業(yè)機器人移動平臺研究現狀

移動平臺是機器人在運動過程中最基本的結構，農業(yè)工作的特點決定了機器人的結構，一般的農業(yè)機器人是在移動中完成耕種作業(yè)，機器人的移動也不是簡單的從起點到終點的運動，而是要遍及整個田地表面。農業(yè)機器人根據工作環(huán)境可以分為兩大類：一種是在面積很大的田間進行工作；另一種是在溫室進行工作。常用的農業(yè)機器人移動平臺有輪式、履帶式、輪履式等[1]。

1.1輪式移動機構輪式移動機構

目前使用較為廣泛，這類機器人適合在狹小的空間里進行工作，常用的機構包括由主動輪與萬向輪組成的三輪式移動機構和四輪驅動的四輪式移動機構。這兩種結構都不能進行任意方向的變化，降低了機器人的靈活性，在此基礎上研制出的全向輪移動平臺的車輪，可以通過霍爾碼盤的反饋實現位移和轉向的精確控制，實現在一個平面上自由運動，全方位移動機構具有自身的獨特性，也為農業(yè)機器人移動平臺指出了一個探索方向。

1.2履帶式移動機構

與輪式機構相比，履帶式結構具有接觸面積大、依附地面能力強的特點，可以減少對土壤的破壞，并且對地面適應性較強，可以在地形比較復雜的環(huán)境上進行農耕作業(yè)。但是它轉向很不靈活，在運動過程中受空間的限制，目前在進行葡萄采摘任務使用的是這種結構的機器人，它結構簡單并且易于操作。

1.3輪履式移動結構

輪履式移動機構結合了輪式移動機構和履帶式移動機構的優(yōu)點，采用輪和履帶混合使用的結構，能夠滿足不同地形的使用。這種移動平臺也逐漸成為現代移動機器人發(fā)展的趨勢，這種機器人體型很小，但是載重能力不強，目前農業(yè)方面應用還很少。

1.4雙足移動機構制

造出可以用雙腿進行行走的機器人結構，一直是人類追求的目標。這種機器人對地面環(huán)境的適應能力和躲避障礙物的能力很強，在農業(yè)采摘過程中空間很狹小，利用雙足機器人能夠解決這一問題。但是這種機器人研究的難度是相當大的，這種機器人在走動時需要保持重心平衡，需要根據機械參數建立運動學和動力學模型[2]。我國對這種機器人做了大量的研究，并取得了一定的成果。但是這種機器人還處在試驗的階段，還存在著很多的問題需要解決。隨著科學技術的不斷發(fā)展，人形機器人將會不斷地發(fā)展起來，并能夠得到廣泛的應用。

2農業(yè)機器人移動平臺趨勢

淺析機器人的機械機構在一定程度上決定了機器人在運行過程中的靈活性和實用性，在實現機器人各種功能的前提下，機械結構的設計還要保障機器人在行走過程中保持平衡，遇到障礙物時靈活地進行處理[3]。輪式機器人可以承載很大的重量，并且它移動速度很快，能量消耗少，對這種機器人操作也很簡單，運行過程中也很穩(wěn)定。這種機器人也在逐漸改進和發(fā)展，它的穩(wěn)定程度與路面的狀況有很大的聯系。為了增強它運行過程中的穩(wěn)定性，我國要加大對全方位結構和多輪結構的機器人進行研究，同時運用先進的技術將出現的問題進行改進。履帶結構的機器人與地面接觸的面積大，所以對地面的壓力相對較小，但是這種機器人結構比較復雜，重量也很大，導致它在運行過程中慣性也會很大，這種現象會造成各種部件損壞，水田地區(qū)可以利用這種機器人進行耕種。步行結構的機器人大都處在試驗的階段，科研人員也正在逐漸改進這種機器人存在的衡問題，并將這種機器人進行完善，將這種機器人應用到農業(yè)生產過程中還需要進一步的努力發(fā)展。制約農業(yè)機器人普及的因素：首先是制造成本較高，農業(yè)機器人只能夠針對作物生長的某一階段，使用率低；其次是智能化程度不夠，不足以滿足復雜多變環(huán)境中的工作需求。因此需要在改進機械結構的基礎上，在傳感器、軟件及控制算法等方面進行改進，通過攝像頭進行標志物、作物等進行識別，通過激光雷達進行工作環(huán)境建模和自主導航，提高機器人的智能化程度。還可以結合云平臺，將機器人工作中的數據、采集作物的數據上傳到云平臺，便于使用者進行遠程監(jiān)控和管理。

3結束語

隨著現代化農業(yè)的不斷發(fā)展，在農業(yè)生產過程中引入機器人，不僅能夠大大降低勞動成本，還能夠提高農業(yè)生產效率，研究人員需要根據我國的實際情況，不斷研發(fā)出適合在農田間作業(yè)的機器人。在研發(fā)過程中我國也要加強技術創(chuàng)新，結合實際需求，解決研發(fā)過程中的難題，不斷地推動我國農業(yè)生產的發(fā)展。

參考文獻：

[1]張英旭.農業(yè)機器人移動平臺數據采集系統及伺服控制系統的研制[D].天津:河北工業(yè)大學,2016.

[2]閆樹兵,姬長英.農業(yè)機器人移動平臺的研究現狀與發(fā)展趨勢[J].拖拉機與農用運輸車,2017(5):13-15.

[3]張鵬.基于多信息融合的輪式農業(yè)機器人導航研究[D].南京:南京農業(yè)大學,2010.

作者：倪銀堂；陳貴江；張超 單位：南京工程學院自動化學院