【摘 要】
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近年来,温室育苗技术广泛应用于蔬菜、花卉等产业,补苗移栽作为其中的重要环节之一,多为固定作业模式,通过人工或物流系统将穴盘运送至补苗装备。为减轻工人在搬运过程中的劳动强度,针对设施温室中苗床跨度大、苗床间距狭窄和环境复杂等问题,本文设计了一种横跨苗床行走的移动底盘,并对其巡检导航系统进行研究,为后期实现育苗温室中巡检补苗移栽作业奠定基础,具体研究内容如下:（1）根据育苗温室环境结构和巡检补苗作业的
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近年来,温室育苗技术广泛应用于蔬菜、花卉等产业,补苗移栽作为其中的重要环节之一,多为固定作业模式,通过人工或物流系统将穴盘运送至补苗装备。为减轻工人在搬运过程中的劳动强度,针对设施温室中苗床跨度大、苗床间距狭窄和环境复杂等问题,本文设计了一种横跨苗床行走的移动底盘,并对其巡检导航系统进行研究,为后期实现育苗温室中巡检补苗移栽作业奠定基础,具体研究内容如下:（1）根据育苗温室环境结构和巡检补苗作业的需求,结合现有轮式驱动方式和农用底盘结构,设计了一种四轮独立驱动转向的高地隙龙门式移动底盘,并完成了主要部件的选型和底盘的整体装配。（2）针对补苗机器人横跨苗床巡检导航需求,基于机器视觉技术的反应式导航方法,针对不同光照强度对图像处理的影响,设计了一种基于改进Canny-Otsu的苗床轮廓检测算法,然后使用投影法确定自动ROI区域对图像进行分割,分别采用最小二乘法和霍夫变换对直行导航线和横移导航线进行拟合,并进一步提取导航特征参数,经坐标变换后结合底盘巡检状态生成导航参数用于底盘的自主运动控制。（3）基于底盘结构和控制需求,对底盘的控制系统进行了总体设计,通过对底盘运动学进行分析,得出了四轮独立驱动转向底盘的控制方法,然后基于底盘结构和苗床尺寸,计算出横跨苗床行走时最大的位置偏差和航向偏差,设计了一种二输入单输出的模糊控制器用于巡检行走的路径跟踪,最后对主控板模块、遥控模块、驱动模块和底盘线路等控制系统软硬件进行设计和实现。（4）为验证导航系统可行性和底盘实际的跟踪行走精度,在三种光照条件和不同速度等级下分别进行静态参数试验和行走试验,静态试验表明,该参数获取算法的平均准确率在91%以上,平均耗时205ms,具有良好的鲁棒性和实时性;行走试验中,在不同最大初始偏差下,所有速度均可有效跟踪路径,且平稳后的位置偏差和航向偏差平均值分别为28.3mm和4°,其中0.2m/s速度下跟踪效果最好,位置偏差和航向偏差平均值为26.2mm和2.2°。
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