[发明专利]一种果园移动机器人及地头转向方法

说明书

一种果园移动机器人的地头转向方法，包括以下步骤：步骤1，Faster R‑cnn神经网络进行树干识别；步骤2，通过识别树干判断果树行末位置；步骤3，到达行末后，通过双目相机确定转向半径d；步骤4，控制器控制车轮转动开始转向，比较实际转向半径和确定转向半径d，适时调整机器人转向位姿；步骤5，当电子罗盘测量的转向角度达到180°时，完成地头转向。

技术领域

本发明属于机器人转向技术领域，特别涉及一种果园移动机器人及地头转向方法。

背景技术

目前果园正朝着自动化、信息化、智能化方向发展，以降低劳动强度、节省劳动力，提高劳动效率，实现对果园的精细作业。可以自动完成巡检、剪枝、喷药、采摘等作业的果园机器人不断进入各类果园，果园机器人要完成作业需要一系列基础功能，比如果园机器人自主导航技术等。而目前果园机器人自主导航技术的研究重点多在某一果树行内的定位与导航，对行末定位和地头转向的研究不足。

目前对果园行末定位和地头转向的方法较少。行末定位方法主要利用激光雷达、GPS等传感器，利用激光雷达的方法是在行末端设置反光胶带，果园机器人上的激光雷达探测到行末端的反光胶带，从而标定为行末；利用GPS的方法是对果园机器人进行全局定位，果园机器人上的GPS传感器定位到果园行末即表示机器人到达行末。地头转向的策略主要有以直代曲、直角转弯、隔行转弯等策略，以直代曲方法将转向的圆弧模型分为多个点获得多条线段，依次行走线段实现地头转向；直角转弯的方法转弯时驶出地头后作90°直角转弯，向前行驶一定距离后再作90°直角转弯驶向新的果树行；隔行转弯的策略指的是跨过邻近行直接驶入邻近行的下一行。

对于行末定位，利用激光雷达通过行末设置反光胶带的方法需要在每个果树行末设置反光胶带，耗时耗力、成本高；果园环境中枝叶茂密，GPS信号会受遮挡，定位不准确。对于地头转向，以直代曲的方法每次变换角度到达走新的直线时没有参照物，会使得误差累计；直角转弯的方法不能保证第一次旋转前车身刚好与果树行平行，第一次转向后行走的直线段若与果树行垂直线角度偏差过大不利于第二次旋转车身后顺利进入新的果树行；隔行转弯的策略适合地头长度比较短同时车身比较大的环境，无法成功驶入邻近的果树行只能跨过邻近行驶入邻近行的下一行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种果园移动机器人及地头转向方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种果园移动机器人，包括车身、车轮、控制器、双目相机和电子罗盘；车轮设置在车身的底部，控制器设置在车身上，且控制器控制车轮转动；车身顶部的两端均设置有双目相机和电子罗盘；双目相机和电子罗盘均连接到控制器。

一种果园移动机器人的地头转向方法，包括以下步骤：

步骤1，Faster R-cnn神经网络进行树干识别；

步骤2，通过识别树干判断果树行末位置；

步骤3，到达行末后，通过双目相机确定转向半径d；

步骤4，控制器控制车轮转动开始转向，比较实际转向半径和确定转向半径d，适时调整机器人转向位姿；

步骤5，当电子罗盘测量的转向角度达到180°时，完成地头转向。

进一步的，步骤1所述的Faster R-cnn网络前端利用一个16层的卷积神经网络提取特征，产生特征图后，在特征图上寻找可能包含目标树干的区域，把可能包含目标树干的区域留下来，进行感兴趣区域池化操作后再次确定是否包含树干，并对圈住树干的方框做方框坐标回归，使其更接近真实树干。

进一步的，步骤2中，包括以下步骤：

1)使机器人沿果树所在行移动，在没到达行末位置的时候，每识别到一颗树，在行走过程中会有新的树进入机器视觉的视野内从而被识别到；