农业机器人作为未来农业机械发展的热门方向,正逐步朝着自主导航方向发展。导航系统是农业机器人的一个重要核心系统,对其深入开展研究,不仅是为了农业机器人在复杂的农田环境下实现自主行走,也是为了农业机器人实现精准作业做铺垫。本文针对高秆作物环境下农业机器人实现自主导航问题,利用一线激光雷达作为导航设备,设计了基于激光雷达的智能自走式热雾机自主导航控制方法,主要研究内容如下:(1)利用LMS111-10100型激光雷达采集玉米田间点云数据,对在玉米田间采集到的点云数据进行分析,提取出有效信息。(2)提出基于改进K-Means聚类算法进行作物行行间信息提取;使用RANSAC算法搭建作物环境模型;利用最小二乘法进行导航路径拟合。通过MATLAB软件处理红叶石楠和玉米两种不同作物类型的激光雷达点云数据,显示出两种作物环境下的导航路径。(3)设计了基于激光雷达的智能自走式热雾机自主导航系统软件,开发了智能自走式热雾机上位机和下位机的硬件。(4)开展了智能自走式热雾机自主导航试验,在泥土地和水泥路面下人工搭建出直线型、L型和U型三种不同的行走环境,测量智能自走式热雾机的三轴速度和横向偏差等试验数据作为导航性能指标,并对实验结果进行分析。当以0.2m/s初始速度行走时,泥土地直线型和L型行走环境下平均横向偏差分别为4.39cm、4.15cm,水泥地直线型和L型行走环境下平均横向偏差分别为3.8cm、5.36cm;当以0.4m/s初始速度行走时,泥土地直线型和L型行走环境下的平均横向偏差分别为5.26cm、4.3cm,水泥地直线型和L型行走环境下平均横向偏差分别为5.1cm、6.7cm。试验结果表明智能自走式热雾机基本能实现自主导航,当以0.2m/s低速行走时,其横向偏差值较小且X/Y/Z方向的速度值波动较小。