岳健民，赵金才，刘国彦，苏笑田

（300384 天津市 天津农学院 工程技术学院）

0 引言

设施园艺产业化生产在西方发达国家的水平已经较高、规模很大。近些年，我国的园艺产业化生产也在快速发展，但现今市面上的园艺机器人仍然稀少，且大多实现功能单一，自动化和智能化实现程度仍然处于较低的水平[1]。目前，国内外研究和投入应用的机器人作业对象基本集中在黄瓜、番茄等蔬菜，西瓜、甜瓜等瓜类，以及温室内种植的菌菇等劳动密集型作物。机器人作业时，由于光线和叶面的遮挡,准确率受到很大影响，因此相关的算法还需要不断优化，以满足设施生产的环境要求和生产准确度[2]。本文综合利用机器视觉、红外与超声波传感器、北斗/GPS定位技术等，构建了基于多传感器融合的园艺机器人平台自主导航系统。通过多种传感器信息的融合与分析利用，为园艺机器人平台的自主行走和生产动作提供决策依据，为解决设施园艺环境复杂、机器人运动受限制条件多等自主作业困扰问题提供解决思路。

1 系统功能与总体设计

本研究采用STM32F103ZET6（以下简称STM32F103）作为系统的控制核心，选用ALIENTEK 推出的高清摄像头模块ATK-OV2640作为视觉系统，采用北斗/GPS 双模定位实现路径的构建与识别，通过红外、超声波测距传感器检测障碍物。采用信息融合算法构建了园艺环境机器人作业平台自主导航控制系统，结构框图如图1 所示。

图1 系统结构框图Fig.1 System structure diagram

2 系统硬件设计

系统硬件主要包括主控制器、电机控制与驱动模块、电机、车轮、履带、电池及多种传感器。……