[发明专利]一种多传感器融合的温室自动跟随平台及其控制方法

说明书

本发明提供一种多传感器融合的温室自动跟随平台及其控制方法，包括定位装置、障碍物检测装置、主控制器、平台执行装置和辅助通讯模块；所述定位装置包括UWB基站和腰带；所述可穿戴式腰带上设有UWB标签、六轴陀螺仪、高度传感器、定位控制器、无线传输模块发送端和移动电源；首先通过UWB基站获取工作人员与平台的相对距离，并利用智能算法对工作人员进行测距定位，主控制器结合避障装置信息，采用改进的人工势场法进行路径规划，采用模糊控制结合平台运动学模型对路径进行跟随，从而完成平台的实时跟随效果。

技术领域

本发明属于智能农业装备领域，具体涉及一种多传感器融合的温室自动跟随平台及其控制方法。

背景技术

近些年来我国温室面积不断扩大，2016年末，全国温室占地面积334千公顷。但是温室内茄果类、瓜类、花菜类蔬菜等作物的中期管理包括打杈、打顶、打老叶、疏花疏果和后期的采摘运输人工劳动强度高、生产效率低。国外的现代化温室，结构规范，可采用轨道运输车提高生产效率，但是我国温室标准不一且空间狭小，建立轨道式运输平台成本较高。现有轮式、履带式作业平台的安全性、智能化程度都较低，工作人员操作十分不便。

穆元杰等发明公开了种温室大棚多功能作业平台及其控制方法专利号：202011348757.1，该发明在温室大棚内的种植垄间安装运行轨道，移动平台通过遥控器控制可在升降轨道上运行，也可通过安装在导轨上的位置定位装置获取目标路径信息并控制平台按照目标路径行进，该轨道式运输平台结构铺设复杂，成本较高，灵活性较差。

王新忠等发明公开了一种温室移动作业平台协同跟随作业导航方法及装置专利号：201710133282.6，该发明通过磁导航传感器模块结合超声波、红外传感器实现移动平台在温室垄间的自主导航，但是该发明要在温室内提前铺设磁性导轨，对温室环境要求高，成本较高；

汪小旵等发明公开一种基于体感感应器的温室省力化自动跟随作业平台专利号：201510815583.8，该发明通过体感传感器采集工作人员的图像信息，通过PC对图像进行处理获取人体骨骼深度数据，再把相应的执行命令发送给下位机控制电机完成实时跟随作业，深度相机可同时完成障碍物和工作人员识别功能，但是深度相机对光照要求苛刻、处理深度图像对处理器要求过高、温室内多存在植株遮挡相机视野情况，所以局限性较大。

简立玮基于GPS通信定位模块开发了能够自动跟随的智能购物车专利号：201920694581.1，GPS可以准确的解决定位问题且抗干扰能力较强，但GPS在室内无信号，不能适用于温室。

叶宇智利用小型麦克风阵作为超声波接收器发明了一种基于超声波测距的自动跟随系统实现自动跟随效果专利号：201821328969.1，超声波定位系统精度较高、结构简单、成本较低等优点。但是超声波受多径效应和非视距传播影响很大系统稳定性较低。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种多传感器融合的温室自动跟随平台及其控制方法，

以解决温室作业过程中作业工具和物料果实的装载和轻便运输问题，本发明通过多传感器融合和智能控制算法技术实现平台在温室平稳作业，改善目前温室内移动平台智能化程度低、劳动强度大、作业频次高、作业效率低等问题。

本发明的技术方案是：一种多传感器融合的温室自动跟随平台，包括定位装置、障碍物检测装置、主控制器、平台执行装置和辅助通讯模块；

所述定位装置包括UWB基站和腰带；所述可穿戴式腰带上设有UWB标签、六轴陀螺仪、高度传感器、定位控制器、无线传输模块发送端和移动电源；UWB基站安装在平台的四个角，所述所述UWB标签与定位控制器连接，六轴陀螺仪与定位控制器连接，无线传输模块发送端与定位控制器连接，高度传感器与定位控制器连接，UWB标签、六轴陀螺仪、高度传感器、定位控制器、无线传输模块发送端还分别与移动电源连接；

所述障碍物检测装置与主控制器相连，用于检测平面障碍物，并传递给主控制器；