摘要
绿篱作为城市园林绿化的重要组成部分，主要有绿化城市、隔离防护、杀菌降噪等作用。绿篱生长速度快且生长周期短，每年至少修剪两次以控制绿篱的形体与高度，发挥其景观造型等作用。我国目前修剪方式仍以人工修剪为主，成本高，效率低。为适应园林绿地面积的增长及修剪设备的不断发展，本文设计了门架式绿篱修剪机器人，并对修剪机器人导航技术进行了深入研究: (1)针对绿篱园艺特性研制了一种侧置门架式绿篱修剪机器人样机，设计可调门架式刀组、平行四边形联动机构、移动底盘等机器人结构;完成机器人控制系统构建，控制系统硬件选型及上位机软件编写。 (2)研究基于视觉的绿篱导航路径提取方法。提出一种基于特征点迭代搜索的导航线提取算法，提高了机器人修剪作业时导航线提取的实时性与准确性。导航线提取试验结果表明，该算法能有效快速地获取绿篱的特征信息，为修剪机器人提供稳定准确的导航路径。 (3)研究基于改进纯追踪模型的路径跟踪控制算法。基于导航参数与跟踪误差提出考虑航向误差的控制算法，利用模糊控制算法动态优化改进纯追踪模型的前视距离，通过Simulink建立仿真模型进行验证，仿真结果表明该算法降低了跟踪误差。 (4)构建修剪机器人路径跟踪控制系统，进行了室内外的直线与曲线跟踪试验。室内直线跟踪误差均值为0.036m;室内曲线跟踪误差均值为0.061m;室外直线跟踪误差均值最大为0.057m;室外曲线误差跟踪均值最大为0.089m。验证了本文提出路径跟踪控制算法的有效性，实现了修剪机器人自主导航作业的基本要求。
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