基于语义分割网络的植保机器人视觉伺服控制方法

作     者：李秀智 方会敏 朱玉垒 杜博文 董泓佑 LI Xiuzhi;FANG Huimin;ZHU Yulei;DU Bowen;DONG Hongyou

作者机构：北京工业大学信息学部北京100124 江苏大学农业工程学院镇江212013 现代农业装备与技术教育部重点实验室(江苏大学)镇江212013 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2024年第55卷第5期

页      面：21-27,39页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 13[艺术学] 08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0828[工学-农业工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0804[工学-仪器科学与技术] 0901[农学-作物学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52005310) 江苏大学高级人才基金项目(22JDG041) 农业农村部现代农业装备重点实验室开放项目(2020007) 

主　　题：植保机器人 视觉伺服控制 深度学习 语义分割网络 作物行特征检测 

摘      要：为实现稳定可靠的植保机器人视觉伺服控制,提出了一种基于语义分割网络的作物行特征检测方法。基于语义分割网络ESNet实现农田场景图像像素级带状区域检测,并利用最小二乘算法拟合得到每条行作物线特征;在此基础上通过设计一种主导航线提取算法获取导航路径,并利用卡尔曼滤波对主导航线几何参数进行平滑处理,有效抑制了不平整地面导致的机器人运动颠簸与视觉图像测量噪声引起的导航参数波动。继而构建机器人前轮转向、后轮差速的阿克曼运动学模型;在图像空间坐标下设计纯追踪控制器实现植保机器人的伺服运动控制。大田环境下的现场实验结果为:总体横向偏差为0.092 m,验证了本文方法的有效性。