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温室作业机器人视觉路径检测及行走控制仿真
摘要
本文针对温室作业机器人行走时遇到的路径检测问题和行走控制问题进行了研究。主要利用机器视觉技术和仿真模拟方法，设计了一套有效的路径检测和行走控制系统。首先，通过对温室中不同区域的拍摄图像进行处理和分析，提取出地面上的实际路径；然后，利用路径信息来控制机器人行走的方向。在仿真实验中，我们利用MATLAB环境来构建机器人行走路径模型进行验证和优化。结果表明，本文提出的方法能够实现对温室作业机器人的自主行走，有效地提高了温室作业的精准度和效率。
关键词：温室作业机器人;机器视觉;路径检测;行走控制;仿真模拟
Abstract
Thispaperstudiesthepathdetectionandwalkingcontrolproblemsencounteredbygreenhouserobotsduringwalking.Asetofeffectivepathdetectionandwalkingcontrolsystemsaredesignedmainlyusingmachinevisiontechnologyandsimulationmethods.Firstly,theactualpathonthegroundisextractedbyprocessingandanalyzingtheimagestakenfromdifferentareasinthegreenhouse.Then,thepathinformationisusedtocontrolthedirectionofrobotwalking.Inthesimulationexperiment,weusetheMATLABenvironmenttoconstructtherobotwalkingpathmodelforverificationandoptimization.Theresultsshowthattheproposedmethodcanachieveautonomouswalkingofgreenhouserobots,effectivelyimprovingtheaccuracyandefficiencyofgreenhouseoperations.
Keywords：Greenhouserobot;machinevision;pathdetection;walkingcontrol;simulation
1、简介
温室作业机器人是一种能在温室内完成种植、浇水、喷雾、施肥和采摘等作业任务的机器人设备。与传统的人力作业相比，温室作业机器人具有作业效率高、可控性强、作业质量高等优点。然而，温室作业机器人在实际作业中也会遇到许多问题，如路径检测、行走控制等。
路径检测是指如何利用机器视觉技术来提取出温室内机器人行走的实际路径。在温室内，路径检测非常重要，因为温室里有很多障碍物，如果不检测路径，就容易导致机器人行走失败或造成损坏。
行走控制是指如何利用路径信息来控制机器人行走的方向。在温室内，机器人需要在不同的地点进行作业，需要根据作业地点的不同来控制机器人行走的方向和路径。因此，行走控制对机器人的作业效率和作业质量同样十分重要。
为解决上述问题，本文提出了一种基于机器视觉技术和仿真模拟的温室作业机器人路径检测和行走控制方法，并进行了仿真验证和优化。
2、系统设计
温室作业机器人路径检测和行走控制系统主要由以下两个模块组成：
(1)路径检测模块
路径检测模块主要通过机器视觉技术提取出温室内机器人行走的实际路径。具体流程如下：
1)对温室内各个区域进行拍照。
2)通过对图像进行处理和分析，提取出图像中地面上的实际路径。
3)将提取出的路径保存在计算机中以备行走控制使用。
路径检测算法实际上可以采用较为简单的阈值分割等图像处理算法。对于温室内机器人，在路径检测的时候还需要考虑温室中光照和湿度等情况的影响，因此需要对图像进行一定的预处理。
(2)行走控制模块
行走控制模块主要通过路径信息控制机器人行走的方向和路径，使机器人依据任务需求到达相应的作业点。具体流程如下：
1)获取已保存的路径信息。
2)根据当前机器人的位置，在路径信息中查找到下一个目标位置。
3)根据目标位置来控制机器人的行走方向，实现机器人行走控制。
4)如有需要，可对机器人行进的方向和路径进行微调。
行走控制算法主要采用PID控制算法等控制算法。通过调整PID控制参数，可以控制机器人的速度和行进方向等。
3、仿真实验
为更好地验证和优化温室作业机器人路径检测和行走控制系统，本文利用MATLAB环境进行了仿真实验。具体流程如下：
1)在MATLAB中构建温室作业机器人的行走模型并选择不同的路径。
2)在图像处理模块中进行路径检测，提取出机器人实际行走的路径，并