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果实采摘机器人是一种能够自主完成果实定位、采摘、运输等任务的智能化农业装备。自主导航行走系统作为采摘机器人的载体,其自身的稳定性直接影响到整个果实采摘环节。因此,如何通过自身携带的传感器得到自身在作业环境中的位姿,并实现自动导航运行,对于果实精准采摘具有非常重要的科学研究意义。本文在分析了国内外农业机器人行走系统及导航定位方法研究进展的基础上,根据农业机器人采摘作业环境要求,基于自主设计的四轮转向AGV进行了运动学分析,开展了多传感器信息融合的AGV位姿定位方法和基于模糊控制器的磁导航路径跟踪控制研究,实现果实采摘机器人自主导航路径跟踪。本文主要研究内容如下:首先,针对自主设计四轮转向AGV,考虑温室和果园等环境,为使其满足较高环境适应性、运动灵活性、平稳实现路径自动导航跟踪以实现果实采摘作业要求,对四轮转向AGV多种运行方式及全局坐标系下位姿定位运动学模型进行推导,为AGV位姿定位、自动导航及多功能运动控制提供数学基础。其次,对多传感器信息融合系统模型进行分析,分析比较常用的数据融合方法优缺点,针对自主设计四轮转向AGV采用的航姿参考系统(AHRS)、磁导航传感器、后轮交流伺服电机编码器等传感器探测方法及原理进行阐述,并采用无迹卡尔曼滤波器(UKF)结合AGV位姿定位模型将多种传感器的信息进行分析、关联、融合最终得到AGV位姿最优目标估计。然后,为实现四轮转向AGV磁导引路径跟踪,研究磁导航传感器导引路径偏差检测方法,并根据人类驾驶经验以车体与导航路径的位置偏差与角度偏差作为输入,车体导向角与车速作为输出设计路径跟踪模糊控制器,并在MATLAB的Smulink环境中设计不同的导引路径,以不同位姿状态开展AGV路径跟踪动态仿真,验证模糊控制器设计的合理性及模型正确性。最后,根据控制要求,基于PLC控制器设计了AGV底层运动控制程序,基于Labview平台进行了传感器信息获取、数据融合算法及路径跟踪程序设计。以自主设计的四轮转向AGV实验平台,开展AGV位姿定位融合试验,定位融合试验表明AGV融合位姿误差小于50mm,航向误差小于4°,表明采用UKF滤波器进行数据信息融合的方法能够有效提高AGV位姿定位精度,验证数据融合算法正确性;同时设计垄间蛇形轨迹、S弯形轨迹导引路径开展AGV路径跟踪试验,试验表明模糊控制器即时调整AGV车体速度与导向角,导航过程中位置偏差小于53mm,同时在运行过程中控制器能够满足控制精度要求的前提下保证AGV运行效率,验证设计的路径跟踪模糊控制器的有效性。