基于祯内编码和图像处理的农机避障控制(2)

为满足给定的假设，避障系统遵循以下原则：

（1）首先，为了确定下一个目标位置，农机会尝试将其前进方向与目标对齐。

（2）在对准过程中，可能导致与前进道路中的障碍物碰撞，因此，农机必须将其前进方向向左或向右转动预定角度以避开障碍物。

（3）若农机可以在没有碰撞的情况下与目标位置对齐，那么将不需要进行避障。

（4）如果向左或向右旋转航向方向，则需要机器人围绕z 轴旋转相同的角度，如果它被捆绑，则随机打破。

考虑农机在时间t 的初始位置是（xi(t)），yi(t)），同一个机器人的下一个位置（t+δt）是（xi(t+δt),yi(t+δt)），vi(t)是农机Ri的速度，并且是农机Ri的目标或目标位置，如图5所示。

从图5可以看出，农机下一个目标位置（xi(t +δt),yi(t+δt)）的表达式如下：

图5 农机从当前位置i 到下一个位置

当δt =1，式（3）和式（4）可以转换为：

首先考虑，农机当前位置为（xi(t),yi(t)），下一个目标位置（xi(t+δt),yi(t+δt)），这样在两点之间的连接，不应触及地图中的障碍物，如图6所示。

通过形成约束来最小化从当前位置到目标位置的总路径长度，而不触及障碍物，然后，根据目标函数fit1确定农机的轨迹长度，fit1为：

图6 农机避障示意图

公式（5）为线性模糊的目标函数约束，可以防止农机与障碍物的碰撞，用于评估路径中存在的障碍物。

5 实验测试与结果分析

为了验证农业机器人运动定位和避障的可行性，本文采用Matlab 仿真软件进行了仿真与分析。农业机器人在实际作业过程中，对自身定位和障碍物检测是实时的，所以本文以前面5 m 范围的障碍物对避障方位。试验仿真结果如图7所示。

从图7可以看出，农机的上方障碍物较多，因此农机向右转弯，计算到障碍物外切圆的圆心位置后，农业机器人以起点、障碍物外切圆和终点的连接线作为农业机器人的避障路线。实验结果表明：农机从起点成功到达终点，算法路径为最优避障路径，证明了系统的准确性和可行性。

图7 Matlab 仿真结果图

6 结论

本文成功的基于祯内编码和DSP 图像处理设计了一种路径规划控制方案， 设计了农机自动避障策略，研究了系统的软硬件设计，同时利用MATLAB 仿真软件对该系统进行避障仿真模拟，证实了系统的可靠性和可行性。

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文章来源：《湖北农机化》 网址: http://www.hbnjhzz.cn/qikandaodu/2021/0709/1517.html