高遮挡环境下玉米植保机器人作物行间导航研究

刘路;潘艳娟;陈志健;王玉伟;李亚伟;陈黎卿

安徽农业大学工学院

摘  要：

玉米小型植保机器人可以有效解决病虫害防治难的问题,然而玉米生长中后期作物行间叶片纵横交错会严重遮挡可通行区域,给植保机器人沿垄间导航造成了极大的困难.本文将16线激光雷达搭载在植保机器人顶端作为感知单元,实现玉米行间信息获取并提取植保机器人可通行区域识别方法.由于植株叶片属于非刚性障碍,通过分析机器人前进方向上的玉米植株三维点云数据,研究其叶片与主干点云地面投影的分布规律,将K-means聚类估算所得玉米点云中心点作为主干区域点.然后,利用玉米作物成行种植特性引入置信区间去除所估计玉米主干区域离群的聚类点,提高分析精确度.最终解析出高遮挡环境下玉米作物行中心导航线.模拟真实玉米农田场景开展试验,与实际仿真玉米的主干位置对比,该方法识别的玉米位置沿作物行两侧感知系统3.0~3.5 m前视距离最大误差3.55 cm,系统感知响应平均用时2 s,满足60 cm宽小型植保机器人最大移动1 m/s速度的自主通行局部导航的环境感知需求.

关键词：玉米植保机器人;生长中后期;行间导航;激光雷达;K-means聚类;可通行区域