分类： 农、林、牧、渔 >> 农、林、牧、渔业科学其他学科 提交时间： 2023-02-17 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要： 为同时实现果园智能植保机自主导航及自动对靶喷雾，研制了一种果园自主导航兼自动对靶喷雾 机器人。首先采用单个3D LiDAR （Light Detection and Ranging） 采集果树信息确定兴趣区（Region of Inter⁃ est，ROI），对ROI内点云进行2D化处理得到果树质心坐标，通过随机一致性（Random Sample Consensus， RANSAC） 算法得到果树行线，并确定果树行中间线（导航线），进而控制机器人沿导航线行驶。通过编码 器及惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU） 确定机体速度及位置，IMU矫正采集到的果树分区冠 层信息，最后通过程序判断分区冠层的有无控制喷头是否喷雾。结果表明，机器人自主导航时最大横向定 位偏差为21.8 cm，最大航向偏角为4.02，相比于传统连续喷雾机施药液量、空中漂移量及地面流失量分别 减少20.06%、38.68%及51.40%。本研究通过单个3D LiDAR、编码器及IMU在保证喷雾效果的前提下，实 现了喷雾机器人自主导航及自动对靶喷雾，降低了农药使用量及飘失量。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农、林、牧、渔业科学其他学科 提交时间： 2023-02-17 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要： 针对果园管理数字化程度低、构建方法较为单一等问题，本研究提出了一种基于激光点云的三维 虚拟果园构建方法。首先采用手持式三维点云采集设备（3D-BOX） 结合即时定位与地图构建-激光测距与 测绘（Simultaneous Localization and Mapping-Lidar Odometry and Mapping，SLAM-LOAM） 算法获取果园点云 数据集; 然后通过统计滤波算法完成点云数据离群点与噪声点的去除，并结合布料模拟算法（Cloth Simula⁃ tion Filtering，CSF） 与DBSCAN （Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise） 聚类算法，实现 地面去除与果树聚类分割，进而使用VoxelGrid滤波器降采样; 最后利用Unity3D引擎，构建虚拟果园漫游场 景，将作业机械的实时GPS（Global Positioning System） 数据从WGS-84坐标系转换为高斯投影平面坐标系， 并通过LineRenderer显示实时轨迹，实现作业机械运动轨迹控制与作业轨迹的可视化展示。为验证虚拟果园 构建方法的有效性，在海棠果园与芒果园开展果园构建方法测试。结果表明，所提出的点云数据处理方法 对海棠果树与芒果树聚类分割的准确率分别达到了95.3%与98.2%; 通过与实际芒果园的果树行距、株距对 比，虚拟芒果园的平均行间误差约为3.5%，平均株间误差约为6.6%。并且将Unity3D构建出的虚拟果园与 实际果园相比，该方法能够有效复现果园三维实际情况，得到了较好的可视化效果，为果园的数字化建模 与管理提供了一种技术方案。
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