基于优先级决策的果园车辆超声避障系统设计

作     者：陈志军 曲旭鹏 徐壮壮 石复习 Chen Zhijun;Qu Xupeng;Xu Zhuangzhuang;Shi Fuxi

作者机构：西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 

出 版 物：《农机化研究》 (Journal of Agricultural Mechanization Research)

年 卷 期：2024年第46卷第8期

页      面：248-253,263页

学科分类：082804[工学-农业电气化与自动化] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 082801[工学-农业机械化工程] 

基　　金：陕西省重点研发计划项目(2020ZDLNY07-05) 

主　　题：果园导航 避障 超声测距 优先级决策 Pixhack 

摘      要：针对传统果园作业车辆自主导航过程中缺乏障碍物检测与规避方法、无法及时规避障碍物等缺陷,设计了一套基于PX4与超声传感器的果园车辆导航避障系统。基于Pixhack飞控处理器及GPS传感器搭建果园自动导航系统,以实现车辆于果园间的自主巡航功能;使用Arduino控制板与US-100超声测距模块构建超声避障模块,旨在解决PX4导航系统自动巡航过程中的避障问题。同时,使用超声传感器测量车辆前方障碍物距离。当两者之间的距离小于系统设置的安全距离时,执行避障算法,通过舵机控制超声模块旋转,判断障碍物位于车辆左侧或右侧,控制板驱动车辆向无障碍物侧移动;若两侧均有安全距离以内的障碍物,则驱动车辆后退至安全距离以外。此外,为了解决飞控信号、遥控信号、超声信号在同一时间的执行问题,引入优先级决策方法,通过设定3种模式下不同信号的执行顺序来解决各信号的兼容问题。试验结果表明:设定安全距离为2 m时,实际安全距离偏差值最小值为0.02 m,最大值为0.21 m,平均偏差为0.14 m,可以解决不同信号执行顺序问题,且能满足实际果园避障需求。