果园多作业辅佐机器人系统研究与设计

农业是人类维持生存的基本产业，也是保证社会稳定、持续和健康发展的基础性行业。如何将现代技术与科学成就引入其中并产生巨大收益，不但是政府部门的事情，同样也是广大科技人员责无旁贷的神圣使命。近些年，机器人界出现了由单一工业应用，逐步地转向医疗、服务、军事和农业等领域的新趋势，怎样把机器人运用于果园多作业管理即摆在了我们面前。果园管理既存在某些相对于工业应用的简单性，同时，更多地形成大量艰巨性和挑战性。其中，最为突出的当数：地域结构、半结构、非结构并存；随机、不确定因素众多；作业种类繁多，而且性质、难度截然互异；使用者技能、经济承受水平低下，等等。这些客观现实，均要求在该领域从事的所有工作必须以实用、高效、耐用和安全、可靠等作为首要前提。 首先，论文在基本特性分析基础上，确定了课题的工作范围，制定了主攻方向与设计、实现功能。将环境建模、路径规划列为实验系统的核心部分，给出了总体方案、指导原则与技术路线。论及了本体结构原理、传感器配置和软件开发环境等内容。 其次，文章通过论述系统未来使用地理环境的特点，介绍了建立环境模型的构造方案，并对园区边界、树木特性、灌木杂草模型和区域分割、合并，以及区域连通关系等思想进行了比较系统地阐述。 接着，针对课题实际情况，围绕物品输送搬运、杂草清除过程的行走路线规划进行了系统、详细和全面地描述。在此，最为富有代表性的要算锄草行走路线规划。果园环境实际使得既要做到地面历遍，又不可伤损树木，同时还要追求里程、时间、能量消耗等评价指标的最佳化。树木从刚栽培时的单枝苗木到盛产果时的铺天盖地，给锄草作业规划带来极其巨大的影响和约束，出于保证作业器具抵达各个角落，规划方法必须寻求灵活且切实可行的思想与技巧。 最后，论文结合实验系统运行、测试结果，讨论了课题技术成就，并且简要地剖析了存在缺陷和不足，指出了今后努力方向。