草坪维护机器人设计与运动控制试验

作     者：王梓耘 李文彬 徐道春 白效鹏 郭朋 WANG Ziyun;LI Wenbin;XU Daochun;BAI Xiaopeng;GUO Peng

作者机构：北京林业大学工学院北京100083 

出 版 物：《森林工程》 (Forest Engineering)

年 卷 期：2024年第40卷第3期

页      面：178-183,196页

学科分类：08[工学] 0828[工学-农业工程] 082801[工学-农业机械化工程] 

基　　金：国家重点研发计划课题(2018YFD0700601) 

主　　题：草坪维护 模块化 平台设计 运动学分析 PID控制 

摘      要：针对城市内的小型复杂草坪环境,提升草坪维护工作的全面化及智能化水平,提出一种草坪维护机器人,设计其整体控制系统与平台结构,并采用模块化的方式实现草坪维护的功能。该平台采用后两轮差速式四轮底盘结构,具有更好的行驶灵活性。为实现机器人平台的精确控制,使其按照预期设定的指令行进,在对运动模型进行运动学分析的基础上,采用增量式PID控制算法实现速度闭环控制。对机器人平台设置直线行驶与旋转角度测试,测试结果显示机器人采用速度闭环控制方式在0.5 m/s的速度下直行3 m产生的平均竖直与水平误差均小于3 cm,在0.5 rad/s的旋转角速度下旋转45°、90°、180°角度平均误差均小于2°,验证了增量式PID控制算法的可行性。根据测试结果选定草坪维护机器人的具体行驶参数,为后续实现草坪的全自动维护工作提供了技术支持。