一种基于ROS无人驾驶联合收割机激光导航系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108260401A(43)申请公布日2018.07.10(21)申请号201710020218.7(22)申请日2017.01.04(71)申请人西北农林科技大学地址712100陕西省杨凌示范区邰城路3号(72)发明人陈军刘美辰(51)Int.Cl.A01D41/127(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种基于ROS无人驾驶联合收割机激光导航系统(57)摘要本发明公开一种基于ROS无人驾驶联合收割机激光导航系统，主要包括激光传感器、托盘、IMU惯性测量单元、步进电机、PC机和自动转向装置。所述托盘安装在步进电机的输出轴上，所述激光传感器固定在托盘上、安装于联合收割机前沿，并通过网线接口与PC机相连，所述IMU惯性测量单元安装在托盘上、激光传感器后端，并通过RS232串口与PC机相连，所述PC机放在联合收割机驾驶室内，所述自动转向装置包括ARM控制器、电机驱动器及方向盘控制电机。本发明基于ROS构建无人驾驶联合收割机激光导航系统，将激光传感器装于车前沿，由步进电机带动其对小麦边界进行上下扫描，可以实现高效作业，减轻劳动强度。CN108260401ACN108260401A权利要求书1/1页1.一种无人驾驶联合收割机的激光导航系统，包括包括激光传感器(1)、托盘(2)、IMU惯性测量单元(3)、步进电机(4)、PC机(5)、自动转向装置(6)。其特征在于所述托盘(2)安装在步进电机(4)的输出轴上，所述激光传感器(1)固定在托盘(2)上，并通过网线接口与PC机(5)相连，所述IMU惯性测量单元(3)固定在联合收割机顶部，并通过RS232串口与PC机(5)相连，所述PC机(5)放在联合收割机驾驶室内，所述自动转向装置(6)包括电机驱动器及方向盘控制电机。2.根据权利要求1所述的无人驾驶联合收割机的激光导航系统，其特征在于：所述激光传感器采用日本HOKUYO公司的激光测距传感器UST-20LX，它可通过对小麦地的扫描确定已收割小麦和未收割小麦的边界。3.根据权利要求1所述PC机采用戴尔笔记本，装有Ubuntu12.04系统和Hydro版本ROS，编译功能包完成对激光和IMU数据采集处理和小麦收割作业线的拟合。4.根据权利要求1所述自动转向装置包括ARM控制器、电机驱动器和方向盘控制电机，ARM控制器接收PC机传来的导航指令，启动电机驱动器转动方向盘控制电机，实现收割机车轮左右转角大小的控制。5.根据权利要求1所述的无人驾驶联合收割机的激光导航系统，其特征在于：所述IMU惯性测量单元采用北京星网宇达科技公司XW-IMU5220，它可以通过对联合收割机三轴姿态角以及加速度的计算确定联合收割机的航向角。2CN108260401A说明书1/3页一种基于ROS无人驾驶联合收割机激光导航系统技术领域[0001]本发明涉及一种无人驾驶联合收割机的自动导航系统，具体涉及一种基于ROS无人驾驶联合收割机激光导航系统，属于农业机械领域。背景技术[0002]自动导航技术是精准农业的一项核心技术，农业机械自动导航广泛应用于耕作、播种、施肥、喷药、收获等农业生产过程。通过导航系统对周围环境的感知，机器人能按照优化的作业路径工作，减少重复作业区和遗漏作业区的面积，提高农业机械的田间作业质量和效率、降低驾驶员劳动强度。[0003]随着自动导航技术领域的快速发展，为农业机器人编写软件这一工作也变得越来越复杂繁重，代码的复用性和模块化的需求越来越强烈，而我国对于自动导航技术的研究还局限于使用单片机、嵌入式系统的封闭式开发结构。[0004]机器人操作系统ROS作为一个开源软件，宗旨在于构建一个能够整合不同研究成果，实现算法发布、代码重用的机器人软件平台。如今基于ROS进行软件开发的机器人已达到95种，其范围涵盖移动机器人、机械手、类人机器人、无人车和无人飞行器等热点领域，而且大部分传感器在ROS上都得到了比较好的支持。[0005]目前我国无人驾驶联合收割机的自动导航技术大多基于全球定位系统导航，但因为基于全球定位系统的自动导航收割机是通过接收四颗不同卫星信号来决定车辆的位置，由于一些环境的影响，如障碍物、远离差分信号基站、多路径干扰等，因此有时GPS即全球定位系统会出现无法达到自动导航要求的最小偏差。[0006]基于以上原因，需要开发一种基于ROS无人驾驶联合收割机激光导航系统，通过激光测距原理探测农作物边界，以拟合后的小麦收割线为导航基准线对收割机车轮左右转角进行控制，实现无人驾驶联合收割机的自动导航。发明内容[0007]本发明的目的在于提供一种基于ROS无人驾驶联合收割机激光导航系统，来弥补目前基于全球定位系统的自动导航技术的不足和国内农机自动导航系统多使