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题名食用菌工厂空间约束下的机器人导航系统设计
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作者
王风云
吕向宇
王轩宇
齐康康
穆元杰
韩宝蕾
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机构
山东省农业科学院
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出处
《农业工程学报》
2025年第20期44-53,共10页
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基金
山东省自然科学基金项目(ZR2022MC067)
山东省重点研发计划项目(重大科技创新工程)(2022CXGC010610)。
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文摘
传统机器人导航方案在食用菌工厂内无法应对道路狭窄、卫星信号差,菇架排列导致空间特征点分布稀疏及单一传感器存在感知盲区等情况,为此该研究设计了食用菌工厂空间约束条件下多传感器融合的机器人导航系统。首先采用误差状态卡尔曼滤波器融合编码器和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)数据提高定位准确性;然后提出了双激光雷达数据融合算法,并基于改进的cartographer激光建图算法构建导航栅格地图;最后基于Navigation2框架,使用自适应蒙特卡洛全局定位算法、Theta*全局路径规划算法和一种基于动态窗口的局部路径规划算法建立导航系统。试验结果表明,使用双激光雷达融合算法构建的栅格地图中障碍物检出率相比于单个激光雷达提升了2.07个百分点;机器人在0.40 m/s的移动速度下,定位的纵向偏差平均值、横向偏差平均值、角度偏差平均值分别小于5.80 cm、3.50 cm和3.00°,标准差分别小于1.47 cm、1.17 cm和1.16°。当机器人以0.20~0.70 m/s的速度移动时,导航的纵向偏差、横向偏差、航向偏差平均值分别小于5.78 cm、3.80 cm、4.00°,标准差分别小于1.63 cm、1.32 cm、0.84°。该方案的定位精度和导航精度均满足机器人在食用菌工厂作业时的导航要求,为食用菌产业的智慧化发展提供了重要的技术支撑。
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关键词
自主导航
双激光雷达机器人
数据融合
激光SLAM
食用菌工厂
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Keywords
autonomous navigation
dual lidar robot
data fusion
laser SLAM
edible fungus factory
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分类号
S24
[农业科学]
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