42-10-3小i机器人项目分析

第49卷第4期林业机械与木工设备Vol49No.4 2021年4月FORESTRY MACHINERY&WOODWORKING EQUIPMENT Apr.2021研究与设计基于云计算的温室巡检机器人韩涛国J谷志新心，涂文宇S车玉J范涛I(1.东北林业大学信息与计算机工程学院，黑龙江哈尔滨150040；2.东北林业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要:针对目前我国农业温室生产需求上升，设计了一种温室巡检机器人。

机器人根据事先铺设好的电磁引导线进行自主巡检，采用STM32F429IGT6芯片为主控单元，采集温度、湿度、CO?浓度等信息及巡检图像通过无线传输模块传输给云服务器供种植者通过微信查看。

云服务器根据数据计算并建立灰色预测模型，可预测温室环境变化。

结果表明：采用云计算的温室巡检机器人能较好地监控和预测温室环境变化，有效解决了温室生产中人工劳动成本高的问题，具有一定的应用价值。

关键词：巡检机器人;PID控制算法；云计算;灰色预测模型中图分类号:TP242文献标识码:A文章编号：2095-2953(2021)04-0040-04Greenhouse Inspection Robots Based on Cloud ComputingHAN Tao-guo1,GU Zhi-xin1*,TU Wen-yu2,CHE Yu1,FAN Tao1(1.College of Information and Computer Engineering,Northeast Forestry University,Harbin Heilongjiang150040,China；2.College of Mechanical and Electrical Engineering,Northeast Forestry University,Harbin Heilongjiang150040,China)Abstract:In view of the current increasing demand for agricultural greenhouse production in China,a kind of green­house inspection robot has been designed,which can conduct autonomous inspection according to the electromagnetic conductors laid in advance,with STM32F429IGT6chip used as the main control urdt to collect temperature,humidi­ty,C02concentration and other information and patrol inspection images to be transmitted to the cloud server through the wireless transmission module for growers to view through WeChat.The e cloud server calculates and establishes a gray prediction model based on the data to predict changes in the greenhouse environment.The results show that the greenhouse inspection robot using cloud computing can better monitor and predict changes in the greenhouse environ­ment,effectively solve the problem of high labor costs in greenhouse production, and has certain application value. Key words：patrol inspection robot；PID control algorithm；cloud computing；grey prediction model随着我国农业的快速发展及人民生活水平的提高，对温室的生产需求逐年上升。

收稿日期：２０２２－１０－１５基金项目：北京市自然科学基金项目（４２１２００１）引用格式：赵宇轩，贾克斌，陈嘉平．一种融合ＩＭＵ的手持旋轴激光雷达定位建图方法［Ｊ］．测控技术，２０２３，４２（１０）：３８－４３．ＺＨＡＯＹＸ，ＪＩＡＫＢ，ＣＨＥＮＪＰ．ＡＨａｎｄｈｅｌｄＲｏｔａｒｙＬｉＤＡＲＳＬＡＭＭｅｔｈｏｄＩｎｔｅｇｒａｔｅｄｗｉｔｈＩＭＵ［Ｊ］．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆ＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２３，４２（１０）：３８－４３．一种融合ＩＭＵ的手持旋轴激光雷达定位建图方法赵宇轩１，２，贾克斌１，２，陈嘉平１，２（１．北京工业大学信息学部，北京　１００１２４；２．先进信息网络北京实验室，北京　１００１２４）摘要：同步定位与建图（ＳｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＭａｐｐｉｎｇ，ＳＬＡＭ）是移动机器人与智能车辆实现环境感知、实时定位的关键技术。

随着科技的不断发展，具有便携、扫描范围广等优势的手持旋轴激光雷达应用愈加广泛。

为了解决手持旋轴激光雷达在运行过程中由于旋转引起的特征点稀疏导致定位建图质量差的问题，提出一种改进的ＳＬＡＭ算法。

在ＬＩＯ ＳＡＭ算法的基础上计算了一种表征点云强度信息的特征点，在提取几何特征边缘点与平面点时，将周围强度值变化较大的点作为一种新的特征点引入点云匹配。

同时，通过实时判断系统是否存在退化风险，从而动态调整滤波数值设置，保证了系统运行的稳定性。

实验结果表明，在手持旋轴激光雷达采集的户外场景数据下，经过改进的ＳＬＡＭ算法相比ＬＩＯ ＳＡＭ算法有更好的定位与建图效果。

关键词：同步定位与建图；激光雷达；惯性测量单元；特征提取中图分类号：ＴＰ２４２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－８８２９（２０２３）１０－００３８－０６ｄｏｉ：１０．１９７０８／ｊ．ｃｋｊｓ．２０２３．０３．２２８ＡＨａｎｄｈｅｌｄＲｏｔａｒｙＬｉＤＡＲＳＬＡＭＭｅｔｈｏｄＩｎｔｅｇｒａｔｅｄｗｉｔｈＩＭＵＺＨＡＯＹｕｘｕａｎ１牞２牞ＪＩＡＫｅｂｉｎ１牞２ 牞ＣＨＥＮＪｉａｐｉｎｇ１牞２牗１．ＦａｃｕｌｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ牞ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ牞Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１２４牞Ｃｈｉｎａ牷２．ＢｅｉｊｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＮｅｔｗｏｒｋ牞Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１２４牞Ｃｈｉｎａ牘Ａｂｓｔｒａｃｔ牶Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍａｐｐｉｎｇ牗ＳＬＡＭ牘ｉｓａｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔｓａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｖｅｈｉｃｌｅｓｔｏｒｅａｌｉｚｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｗａｒｅｎｅｓｓａｎｄｒｅａｌ ｔｉｍｅｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｅｃｈ ｎｏｌｏｇｙ牞ｈａｎｄｈｅｌｄｒｏｔａｒｙＬｉＤＡＲ牞ｗｈｉｃｈｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｗｉｄｅｓｃａｎｎｉｎｇｒａｎｇｅ牞ｉｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄ．ＴｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｐａｒｓｅｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓｃａｕｓｅｄｂｙｒｏｔａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｈａｎｄｈｅｌｄｒｏｔａｒｙＬｉＤＡＲ牞ｗｈｉｃｈｌｅａｄｓｔｏｐｏｏｒｑｕａｌｉｔｙｏｆｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍａｐｐｉｎｇ牞ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄＳＬＡＭａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＬＩＯ ＳＡＭａｌｇｏｒｉｔｈｍ牞ａｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ牞ａｎｄｗｈｅｎｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｆｅａｔｕｒｅｅｄｇｅｐｏｉｎｔｓａｎｄｐｌａｎｅｐｏｉｎｔｓ牞ｔｈｅｐｏｉｎｔｓｗｉｔｈｌａｒｇｅｃｈａｎｇｅｓｉｎｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｉｎｔｅｎｓｉｔｙｖａｌｕｅｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｓａｎｅｗｆｅａｔｕｒｅｃｌｏｕｄｆｏｒｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｍａｔｃ ｈｉｎｇ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ牞ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｓｅｎｓｕｒｅｄｂｙｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇｐａｒａｍｅ ｔｅｒｓｅｔｔｉｎｇｓｂｙｊｕｄｇｉｎｇｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒｉｓｋｉｎｒｅａｌ ｔｉｍｅ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＳＬＡＭａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｂｅｔｔｅｒｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍａｐ ｂｕｉｌｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｔｈａｎｔｈｅＬＩＯ ＳＡＭａｌｇｏｒｉｔｈｍｕｎ ｄｅｒｔｈｅｏｕｔｄｏｏｒｓｃｅｎｅｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｅｄｂｙｈａｎｄｈｅｌｄｒｏｔａｒｙＬｉＤＡＲ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ＳＬＡＭ牷ＬｉＤＡＲ牷ＩＭＵ牷ｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ 随着同步定位与建图（ＳｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＭａｐｐｉ ｎｇ，ＳＬＡＭ）技术的不断发展，其已经广泛应用于２Ｄ／３Ｄ建图、智能机器人导航等领域［１］。

X架焊接机器人焊接系统设备名称：x架焊接机器人焊接系统数量：壹套一.应用范围：该机器人系统主要用于SY425X架焊接工件名称：SY425X架工件外形最大尺寸：2700X3050X877mm孔中心大小尺寸：①800工件最大重量：4100kg工件材质：碳钢、低合金钢等焊接方式：双丝脉冲MAG保护气体：83%Ar+17%CO2气体保护焊效率：工作站采用单工位两班作业，每班平均作业时间10小时，平均焊接外焊缝时间5〜6小时/件，紧固时间要求不超过10分钟（不含吊运时间）。

工件组对要求：焊缝位置偏差WIOnim焊缝间隙W2mm二.项目描述:1.系统描述：采用单工位结构形式，焊接机器人倒装于三轴滑轨龙门架上，配以L形双轴变位机，全系统为11轴联控。

布局如图所示:X架焊接机器人焊接系统主要由机器人系统、三轴滑轨龙门架、L型双轴变位机、双丝焊接系统、防碰撞传感器、清枪剪丝器、电气控制系统等组成，系统具有技术先进、功能完善、适应性强、可靠性高的特点，能有效地提高焊接质量和一致性，减轻操作者的劳动强度，提高生产效率。

系统设备配置表:2.操作描述：2.1.工件装夹:操作工使用行车将点定好的工件装夹到变位机上，利用变位机上焊接夹具对工件进行定位及夹紧（保证孔中心与变位机回转中心的同心度），操作工离开机器人工作区域，按下操作台“启动”按钮，控制系统通过夹具上的传感器进行确认。

2.2.机器人焊接：机器人在三轴滑轨龙门架上行走至焊接位置，机器人使用焊缝自动寻位功能对焊缝进行起始点的寻找，自动进行单层单道（或多层多道）焊接，在焊接过程中，机器人使用电弧跟踪实现对接焊缝（带坡口）和角焊缝的跟踪，保证焊枪对中，纠正由于工件装配或焊接变形产生的偏差，同时变位机按预设程序变位（翻转或旋转）、机器人按预设程序升降或进退或移动，使各焊缝处于最佳焊接位置, 保证焊接质量。

2.3.工件卸装：焊接结束后，机器人退回到安全位置，操作工再次进入机器人工作区域，松开工装，操作人员用行车卸下工件。

沈阳建筑大学学报(自然科学版)Journal of Shenyang Jianzhu University (Natural Science)2020年11月第36卷第6期Nov. 2020Vol. 36, No. 6文章编号：2095 -1922(2020)06 -1128 -09 doi ：10.11717/j. issn ：2095 -1922.2020.06.21管道机器人行走装置运动性能稳定性研究罗继曼，郭松涛，印辉,刘泽明(沈阳建筑大学机械工程学院，辽宁沈阳117168)摘 要目的为疏通城市排污管道，对清淤机器人行走装置的变径弹簧系统进行研 究，保证其清淤作业和运行的稳定性.方法对清淤机器人进行力学建模与仿真，建立行走机构在不同姿态下的静力学数学模型，运用MATLAB 仿真软件研究弹簧刚度的可行区域;基于ADAMS 软件研究动力学稳定性问题，并搭建稳定性实验平台进行 验证.结果 通过运动仿真获得了弹簧刚度系数的可行区域;通过动力学分析,获得了 行走机构的径向摩擦力和轴向摩擦力大小；通过实验验证了弹簧刚度可行区域和仿真结果的正确性.结论在满足选取弹簧刚度系数可行区域情况下，径向摩擦力产生 的总力矩大于电机的驱动力矩，不会产生侧滑现象;轴向摩擦力大于行走机构所能承 受的最大负载，可以实现管道机器人的行走清淤作业要求，动态性能稳定.关键词管道清淤机器人;动力特性;稳定性;仿真分析中图分类号TH119.2文献标志码APerformance Stability of Pipeline Robot Walking DeviceLUO Jiman,GUO Songtao , YIN Hui ,LIU Zeming(Sciool of Mechanical Engineering ,Shenyang Jianzhu University , Shenyang ,China, 111168)Abstract :In ories tu dnege tUe city's sewage pineline ,tUe variable-dametes snring system of tUe drending nboUs walking device is studie) tu ensnrn tUe stanility ot dncleiny opention. The statin maUiematicni modi ot dffennt attitude walking mechanisms wm estabeshen fos the drending nOoU The feasible ngiog ot stifOess is studied by MATLAB simuktiog software. Basd oo ADAMS syftwue,We dynamie stanilitu test is coustrdcwn. A feasible aree of W v snring coefficient is oUWinen by mohog simuktiog. Throuuh We kinetW analysis , the raniai frictiou ang axiai frictiou of themechanism are oUWinen. The cerrecWess of the feasible revion of spOng stiffgess are verifien by experiments. In the case of a feasible reeiog satisfying the snring stiffgess coefficient , when the totai torque genenwn by the raniai frichoe force is greates than We driving torque of the motoe , and eo siOe skp phenomenoe occurs ； We axiai frichoe force is than We maximum loai thaw the 0x ^)0^ mechanism can withstang , and is can be realizen stanility TequiTements of dreneino 0001*3X00 foe the dTeding Tobot.收稿日期：2019 -05 -16基金项目：国家自然科学基金项目(51575365)辽宁省自然科学基金项目(201602620) 作者简介:罗继曼(1966-),女，教授，博士，主要从事机器人设计和工程机械等方面研究.第6期罗继曼等:管道机器人行走装置运动性能稳定性研究1129 Key words:dredging robot；dynamic characteristics；stability；simulation analysis随着现代化进程的不断展开，城市和工厂的各个角落安装了大量的管道，因此排水管道清淤问题迫切需要解决,排水管道清淤机器人应运而生口一6.目前对管道机器人的研究已经成为热点，其中，机器人运动的稳定性是决定其工作性能的关键,很多专家学者对此展开深入的研究〔J®.陈潇等［⑴设计了一种自适应支撑式管道检测机器人，研究其在无障碍弯管与环形台阶障碍管环境下的管道通过性;对管内运动进行几何约束分析、速度协调分析和动力学分析，对机器人在弯管和环形台阶处的通过性进行仿真研究;最后，搭建机器人管道通过性试验平台并进行实验验证.费振佳等［⑵设计的履带式管道机器人能适应管径在200〜300mm内变化的不同管道，运用ADAMS仿真分析软件对该机器人进行动力学仿真分析，得出在不同姿态角、倾斜度和管径的影响下,主动适应装置的螺旋机构轴向驱动力变化情况.徐从起等［⑶提出一种新型蠕动式微小管道机器人设计方案，利用该模型对机器人在直管运动的稳定性情况进行仿真，通过虚拟样机仿真和试验验证理论分析的正确性及结构改进的合理性.基于上述研究，为了保证已设计新型管道清淤机器人能够更好地进行清淤工作，笔者重点研究管道机器人运动稳定性问题，对清淤机器人进行力学建模与仿真，建立行走机构在不同姿态下的静力学数学模型，运用MATLAB仿真软件研究弹簧刚度的可行区域，基于ADAMS 软件研究动力学稳定性问题•研究表明:在选取满足弹簧刚度系数可行区域情况下,可以实现行走清淤作业要求，且动态性能稳定.1管道清淤机器人整机组成及工作原理1.1管道清淤机器人整机组成管道清淤机器人由行走部分、清淤部分和步进部分组成，如图1所示•清淤部分通过旋转运动进行清淤作业;行走部分和步进部分为清淤装置提供前进动力，行走部分拥有三组驱动小车，每组驱动小车单元都具有独立的驱动能力．步进装置行走装置清淤装置图1虚拟模型图Fig.1ViOurl moddi diatom1・2管道清淤机器人工作原理行走装置工作原理:行走装置带动整机沿着管道轴线方向平动，装置由三个独立的驱动小车支撑在管道内壁上，每个驱动小车通过主支撑杆和主弹簧组成的自适应变径机构与基体连接，可实现管道径向的变径功能，变径机构示意图及模型图如图2、图0所示;当管径发生变化时，通过安装在机架上弹簧的压缩量变化，进而改变三个驱动小车的位置，实现变径功能.副弹簧主弹簧行走电机驱动小车连接杆驱动电机图2变径机构示意图Fig.2Schematic diagom of the vaeabla diametde mechanism步进装置工作原理:当整机前端负载过大时，通过安装的力传感器反馈启动步进装置，电动推杆驱动卡爪张开，夹紧管壁•滚珠丝杠启动,提供向前推力推动行走装置前进.1130沈阳建筑大学学报(自然科学版)第36卷图3变径机构模型图Fig.3Model of the variable diametee mechanism 清淤装置工作原理:清淤盘在主轴电机作用下旋转，在行走装置推动下沿管道内壁进行清淤工作.该清淤装置采取刮削一搅拌一过滤一推进一自流冲刷的清淤方式.在此清淤过程中,刮刀将管壁上的附着物刮掉，并将污泥搅拌;而后在水流的作用下进行冲刷.1.3管道清淤机器人实际工况参数通过对管内的淤积物来源、淤积物材质、淤积物的特性等因素综合考虑，通过张严之等［M］研究淤泥黏度与搅拌转速关系确定了清淤搅拌的转速,其整机工况参数以及工作能力参数如表1所示.表1工况和性能参数Tabir1Working cenOitioos and performance pxametem尺寸参数运动参数环境状况适用管清淤盘行走机构一次工作移动速度/清淤搅拌污泥密度/污泥含流速/径/mm半径/mm变径范围/mm行程/m(m•s_1)转速/j e•min-1)(g•cm■6)水率/%(n v i1) 440〜5702570〜5730〜570〜2.520〜100 1.1〜2.595-980.2〜2.5间的夹角；G为基架的重力.2行走装置静力学分析行走机构发生轴向运动时，力的综合作用会使机构的运动状态发生变化.驱动小车与管道内壁会产生轴向摩擦力和径向摩擦力，其中轴向摩擦力提供前进动力，径向摩擦力提供周向力.二者都与沿接触方向的正压力有关，而正压力又受变径机构的弹簧力和机体重力的影响.为了保证行走机构既能轴向运动，又能不发生侧滑，需满足两个条件：①各轮产生的径向摩擦力的合力矩大于等于清淤装置施加的总力矩;②各轮产生的轴向摩擦力的合力大于等于行走装置轴向总负载.2.3建立行走机构力学模型行走装置有3组驱动小车，每组小车有4个驱动轮.在清淤装置进行旋转刮削和搅拌工作时，行走装置的3组驱动小车驱动产生的径向静摩擦力矩会和清淤装置的转矩保持受力平衡状态，如图4所示.图4中:F”为三组车轮的径向摩擦力-M为清淤装置施加的力矩;0为车轮与x轴之Fig.4Schematic diagram of rabiai force balance 为保证不发生侧滑，各轮产生的径向摩擦力的合力矩大于等于清淤装置施加的总力矩,则有：33X F$R=甘R-Y N M M.(1)=1i=1式中:F，为三组车轮的径向摩擦力；R为行走机构半径;如为驱动小车与管道之间的静摩擦因数;N为三组车轮的正压力.为保证机器人作轴向运动，各轮产生的轴向摩擦力的合力大于等于行走装置轴向总第6期罗继曼等:管道机器人行走装置运动性能稳定性研究1101负载，则：00工NO F轴-(2)=1i=1式中:F”为三组车轮的轴向摩擦力；为驱动小车与管道之间的滚动摩擦因数;N为三组车轮的正压力;F轴为行走装置轴向负载.三组驱动小车采用相同的型号,故三组小车的弹簧力相同.当行走机构放置于不同的姿态时，其车轮与内壁之间的总正压力因重力的分力变化而不同，而重力分力正负会随着e的变化而变化，故e应该分情况讨论.I N=3F k+i G sing+jGin(_3+120°)+=1^Gsin(e+240。

线性系统理论题目：自平衡机器人实验报告学生姓名：李佳鹏王一帆董昊学号：S201602215S201602212 S201602216专业：控制工程指导老师：龚道雄2016年12月11日自平衡机器人是一种特殊的轮式移动机器人，它运动灵活，成本低，适合在狭小和危险的空间工作，可以零半径转弯，有着广泛的应用前景。

同时，自平衡机器人作为一个本征不稳定典型控制系统，具有多变量、高阶次、非线性和参数不确定特点，也是一种复杂的研究性实验装置，已成为理想的控制理论和控制技术研究的实验平台。

本实验是利用牛顿运动定律对该系统进行数学建模，并对其线性化处理，得到相应的状态方程。

画系统的开闭环曲线，并分析零极点，在此基础之上详细介绍了李雅普诺夫的方法分析开闭环的稳定性，线性二次型设计控制方法等。

自平衡机器人又称为轮式倒立摆机器人，其特征在于其重心处于轮轴上方，形成一个倒立摆的构型，是一种典型的非线性、欠驱动、静态不稳定系统。

标准的自平衡机器人由左轮、右轮、位于中部的车体三部分组成，其重心相对车体固定，并且一般运行在平坦水平面上。

早期对这类机器人的研究集中在动力学建模、平衡控制算法、传感器方案、系统构建等方面，着重研究如何将自平衡机器人从概念变为实际的动态平衡机器人系统。

随着研究的深入，研究者们开发了各式各样的改进型自平衡机器人。

通过在标准的自平衡机器人上增加执行机构，世界各国学者研究了利用自平衡机器人对物体进行操作、搬运。

另外，随着自平衡机器人运用到交通通勤、娱乐、监控等多领域，研究者们逐渐深入研究了不同外部环境对机器人控制的挑战，如上下坡、台阶、头顶障碍、低附着力地面等条件下自平衡机器人的平衡和行走控制问题。

由于标准的自平衡机器人结构相对简单，重心相对车体的位置固定，因而其控制也比较容易实现。

然而，随着机器人负载的改变、机械手等执行器的增加、以及机器人结构的改变，自平衡机器人重心也不再固定。

重心位置和所处工作环境的变化给机器人的控制、机械和传感系统等方面带来了新的挑战，形成了新的研究热点。

(毕业论文)智能超声波避障小车的设计与制作江阴职业技术学院项目设计报告项目超声波避障小车的设计与制作专业学生班级学号指导教师完成日期摘要智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人它具有制作成本低廉电路结构简单程序调试方便等优点由于具有很强的趣味性智能小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱本论文介绍的是具有自动避障功能的智能小车的设计与制作以下简称智能小车论文对智能小车的方案选择设计思路以及软硬件的功能和工作原理进行了详细的分析和论述经实践验收测试该智能小车的电路结构简单调试方便系统反映快速灵活设计方案正确可行各项指标稳定可靠AbstractSmart cars can be programmed to perform a specific task means the miniaturization of robot it has to make cost is low circuit simple structure convenient program test Because of it has strong interest intelligent robot car favored by the majority of the university students enthusiasts and love This paper introduces the is a automatic obstacle avoidance function of intelligent car design and production hereinafter referred to as the smart car the thesis to the intelligence of the car scheme selection design idea and the implementation of hardware and software function and working principle of a detailed analysis and discusses After practice acceptance test this intelligent car circuit structure is simple convenientdebug fast flexible system reflect correct and feasible design scheme each index is steady and reliable目录摘要IAbstract II目录III第一章绪论 111项目研究背景及意义 112项目主要研究容113设计思路114应用场合和功能2第二章总体方案 321总体方案概述 322 总体电路原理图 3第三章各模块功能介绍 431障碍物测距系统432显示模块533驱动模块1034电源模块12第四章软件设计1341 程序设计流程图1342 关键程序设计14第五章系统调试1751 调试的思路 1752 各模块的调试1753 调试心得19第六章结论与展望2061 结论 2062 展望 20致谢21参考资料22附录 231元器件清单232样机实物照片243电路原理图25相关程序26第一章绪论11项目研究背景及意义智能作为现代社会的新产物是以后的发展方向他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作无需人为管理便可以完成预期所要达到的或是更高的目标本设计主要体现多功能小车的智能模式设计中的理论方案分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人采矿勘探机器人家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义同时小车可以作为玩具的发展对象为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补实现经济收益形成商业价值超声波作为智能车避障的一种重要手段以其避障实现方便计算简单易于做到实时控制测量精度也能达到实用的要求在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用我国作为一个世界大国在高科技领域也必须占据一席之地未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要作用本智能小车系统最诱人的前景就是可用于未来的智能汽车上了当驾驶员因疏忽或打瞌睡时这样的智能汽车的设计就能体现出它的作用如果汽车偏离车道或距障碍物小于安全距离时汽车就会发出警报提醒驾驶员注意如果驾驶员没有及时作出反应汽车就会自动减速或停靠于路边这样的小车还可以用于月球探测等的无人探月车帮助我们传达月球上更多的信息让我们更加的了解月球为将来登月做好充分准备这样的小车在科学考察探测车上也有广阔的应用前景在科学考察中有很多危险且人们无法涉足的地方这时智能科学考察车就能够派上用场在它上面装上摄像机代替人们进行许多无法进行的工作12项目主要研究容本设计题目为智能避障小车设计主要研究小车的避障功能小车遇到障碍物时当距离障碍物大于40cmPWM信号自增驱动电机加速小车加速前进当小于30cm时PWM信号自减驱动电机减速小车减速前进并且小车采取相应的避障措施这里探测装置必不可少因为超声波在距离检测方面的较准确定位所以采用超声波传感器作为探测装置由于超声波遇到障碍物时发生像光一样的反射和散射在经过多次发射之后再回到超声波检测端口会产生较严重的路程差从而影响对距离的检测进而影响对障碍物的较准确定位通过软件部校准优化消除外部物理条件造成的误差从而达到对障碍物的较准确定位13设计思路直流电机PWM控制系统的主要功能包括实现对直流电机的加速减速并且可以调整电机的转速能够很方便的实现电机的智能控制主体电路即直流电机 PWM 控制模块这部分电路主要由 AT89S52 单片机的 IO 端口定时计数器外部中断扩展等控制直流电机的加速减速以及转弯并且可以调整电机的转速能够很方便的实现电机的智能控制其间是通过 AT89S52 单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到L298 驱动芯片来控制直流电机工作的该直流电机 PWM 控制系统由以下电路模块组成设计控制部分主要由 AT89S52 单片机的外部中断扩展电路组成直流电机PWM控制实现部分主要由电机和 L298 直流电机驱动模块组成设计显示部分LCD 数码显示部分实现对超声波测的距离的实时显示14应用场合和功能应用场合智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人它具有制作成本低廉电路结构简单程序调试方便等优点由于具有很强的趣味性智能小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱同时在玩具的应用上深受小朋友的青睐功能本小车使用AT89S52单片机作为主控芯片它通过超声波测距来获取小车距离障碍物的距离并且用LED显示出来当小车与障碍物的距离大于40cm时小车会沿直线前进当小车与障碍物的距离小于30cm时小车转弯以避开障碍物并且此时蜂鸣器报警在避开障碍物后小车会沿直线前进第二章总体方案21总体方案概述本小车使用AT89S52单片机作为主控芯片它通过超声波测距来获取小车距离障碍物的距离并且用LCD显示出来当小车与障碍物的距离大于40cm时小车会沿直线前进当小车与障碍物的距离小于30cm时小车转弯以避开障碍物并且此时蜂鸣器报警在避开障碍物后小车会沿直线前进简要框图如图2-1图 21简要框图22 总体电路原理图第三章各模块功能介绍31障碍物测距系统方案一超声波视觉优点价格合理夜间不受影响易于多目标测量和分类分辨率好缺点测量围小对天气变化敏感不能直接测量距离算法复杂处理速度慢方案二激光雷达MMW雷达优点夜间不受影响不受灯光天气影响缺点对水灰尘灯光敏感价格贵探测障碍的最简单的方法是使用超声波传感器它是利用向目标发射超声波脉冲计算其往返时间来判定距离的算法简单价格合理所以我们选择超声波传感器超声波测距原理首先利用单片机输出一个40kHz的触发信号把触发信号通过TRIG管脚输入到超声波测距模块再由超声波测距模块的发射器向某一方向发射超声波在发射时刻的同时单片机通过软件开始计时超声波在空气中传播途中碰到障碍物返回超声波测距模块的接收器收到反射波后通过产生一个回应信号并通过ECHO脚反馈给单片机此时单片机就立即停止计时时序图如图1所示由于超声波在空气中的传播速度为340ms根据计时器记录的时间t就可以计算出发射点距障碍物的距离即S VT2通过单片机来算出距离图31超声波测距原理32显示模块方案一用LCD显示优点辐射小显示容多低耗能散热小显示的画面稳定不闪烁缺点不适合做图图像还原不好有可视围限制方案二用LED显示优点亮度高成本低缺点不能显示汉字显示容较少对于本课题的要求我们选择LCD实现功能显示容多低功耗显示画面稳定不闪烁硬件电路设计简单字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母数字符号等点阵式LCD目前常用161162202和402行等的模块下面以太阳人电子的1602字符型液晶显示器为例介绍其用法一般1602字符型液晶显示器实物如图图 3211602字符型液晶显示器1602LCD主要技术参数显示容量16×2个字符芯片工作电压4555V工作电流20mA 50V模块最佳工作电压50V字符尺寸295×435 W×H mm引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚无背光或16脚带背光接口各引脚接口说明如表所示编号符号引脚说明编号符号引脚说明 1 VSS 电源地9 D2 数据 2 VDD 电源正极10 D3 数据 3 VL 液晶显示偏压11 D4 数据4 RS 数据命令选择12 D5 数据 5 RW 读写选择 13 D6 数据 6 E 使能信号 14 D7 数据7 D0 数据15 BLA 背光源正极8 D1 数据16 BLK 背光源负极表-2-1引脚接口说明表第1脚VSS为地电源第2脚VDD接5V正电源第3脚VL为液晶显示器对比度调整端接正电源时对比度最弱接地时对比度最高对比度过高时会产生鬼影使用时可以通过一个10K 的电位器调整对比度第4脚RS为寄存器选择高电平时选择数据寄存器低电平时选择指令寄存器第5脚RW为读写信号线高电平时进行读操作低电平时进行写操作当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据第6脚E端为使能端当E端由高电平跳变成低电平时液晶模块执行命令第7～14脚D0～D7为8位双向数据线第15脚背光源正极第16脚背光源负极1602LCD的指令说明及时序1602液晶模块部的控制器共有11条控制指令如表-2-2所示序号指令RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清显示0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光标返回0 0 0 0 0 0 0 0 1 3 置输入模式00 0 0 0 0 0 1 ID S 4 显示开关控制0 0 00 0 0 1 D C B 5 光标或字符移位 0 0 0 0 01 SC RL 6 置功能0 0 0 0 1 DL N F7 置字符发生存贮器地址 0 0 0 1 字符发生存贮器地址8 置数据存贮器地址0 0 1 显示数据存贮器地址9 读忙标志或地址 0 1 BF 计数器地址10 写数到CGRAM或DDRAM 1 0 要写的数据容11 从CGRAM或DDRAM读数 1 1 读出的数据容表-2-2控制命令表1602液晶模块的读写操作屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的说明1为高电平0为低电平指令1清显示指令码01H光标复位到地址00H位置指令2光标复位光标返回到地址00H指令3光标和显示模式设置 ID光标移动方向高电平右移低电平左移 S屏幕上所有文字是否左移或者右移高电平表示有效低电平则无效指令4显示开关控制 D控制整体显示的开与关高电平表示开显示低电平表示关显示 C控制光标的开与关高电平表示有光标低电平表示无光标 B控制光标是否闪烁高电平闪烁低电平不闪烁指令5光标或显示移位 SC高电平时移动显示的文字低电平时移动光标指令6功能设置命令 DL高电平时为4位总线低电平时为8位总线 N低电平时为单行显示高电平时双行显示 F 低电平时显示5x7的点阵字符高电平时显示5x10的点阵字符指令7字符发生器RAM地址设置指令8DDRAM地址设置指令9读忙信号和光标地址 BF为忙标志位高电平表示忙此时模块不能接收命令或者数据如果为低电平表示不忙指令10写数据指令11读数据与HD44780相兼容的芯片时序表如下读状态输入RS LRW HE H 输出D0D7 状态字写指令输入RS LRW LD0D7 指令码E 高脉冲输出无读数据输入RS HRW HE H 输出D0D7 数据写数据输入RS HRW LD0D7 数据E 高脉冲输出无表-2-3基本操作时序表读写操作时序如图和所示图 322 读操作时序图 323 写操作时序33驱动模块方案一采用ULN2003驱动它是由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成具有同时驱动7组负载的能力一般用于高速大功率驱动电路所以我们不采用这个方案方案二采用由双极性管组成的H桥电路L298N用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态精确调整电机转速这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下则效率非常高H桥电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制电子开关的速度很快稳定性也很高而且它有更强的驱动能力L298N有过电流保护功能当出现电机卡死时可以保护电路和电机等L298N有过电流保护功能当出现电机卡死时可以保护电路和电机等所以我们选择L298N下图为L298部图图33L298部原理图L298各引脚功能如下表引脚功能115 SEN1SEN2 分别为两个H桥的电流反馈脚不用时可以接地23 1Y11Y2 输出端与对应输入端IN1IN2同逻辑 4 VS 驱动电压最小值需比输入的低电平电压高25V 57 IN1IN2 输入端TTL电平兼容611 EN1EN2 使能端低电平禁止输出8 GND 地9 VSS 逻辑电源457V 1012 IN3IN4 输入端TTL电平兼容1314 2Y12Y2 输出端与对应输入端IN3IN4同逻辑表3-3-1 封装引脚及功能驱动电机的运行IO端口状态与电机制动对照表如下IN1 IN2 IN3 IN4 EN1 EN2 转速 1 0 1 01 1 正转0 1 0 1 1 1 反转 1 1 1 1 11 停止0 0 0 0 1 1 停止X X X X 0 0停止表3-3-2 IO端口状态与电机制动对照表34电源模块我们选择采用5v的独立的稳压电源优点稳定可靠且有各种成熟电路可供选用缺点各模块都采用独立电源会使系统复杂且可能影响电路电平综合电源模块的缺优点和电路的实际需求我们采用了两块独立稳压电源一块给小车的电机驱动供电一块给小车的芯片供电这样弥补了单个独立电源供电出现电力不足的情况第四章软件设计41 程序设计流程图本设计系统软件采用模块化结构由主程序、定时子程序电机驱动子程序、中断子程序显示子程序、算法子程序构成主程序流程图如图41所示图 41主程序流程图42 关键程序设计PWM产生程序设计void Timer2 void interrupt 5TF2 0RCAP2H 0x0feRCAP2L 0x33clickif click 100 click 0if click ZK1PWM1 1elsePWM1 0if click ZK2 PWM2 1elsePWM2 02超声波的发射与接受程序设计void zd3 interrupt 3TH1 0x0f8TL1 0x30timerif timer 200timer 0TX 1_nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop_TX 031602的初始化程序的设计void ini_lcd1602write_lcd1602 0x380delay 1write_lcd1602 0x0c0delay 1write_lcd1602 0x060delay 1write_lcd1602 0x010delay 141602的写程序的设计void write_lcd1602 uchar cmduchar ilcd_mangrs irw 0e 0_nop__nop_e 1_nop__nop_P0 cmd_nop__nop__nop__nop_e 051602的判忙程序的设计void lcd_mangrs 0rw 1e 1_nop__nop__nop__nop_while P00x80e 0第五章系统调试51 调试的思路本设计的智能避障小车一共分为四大模块分别是L298驱动模块超声波测距模块LCD显示模块以及蜂鸣器报警模块调试的时候我们可以把四大模块分别调试最后再把所有模块组合起来再进行最后的整机调试这样一个调试的思路52 各模块的调试521 LCD的调试首先根据电路图将显示模块焊好再用万用表检查电路是否出现短路一切都正常的情况下将LCD测试程序烧到芯片中观察LCD的显示是否正确如图521一开始可能什么都不显示这个时候我们只需调整LCD 3脚的变阻器阻值即可图 521LCD测试图522 超声波的调试超声波模块一共有四个脚一个是VCC一个是GND还有两个分别是超声波的发射和接收引脚连接电路时候只需引出四根插线分别连接到89S52的对应引脚烧制好测试程序测试结果图如522本设计四根插线分别连接到VCCGND还有发射和接收引脚分别为P30和P32口图 522超声波测试图523 蜂鸣器报警调试蜂鸣器的连接很简单只需用一个PNP管来做驱动当低电平到来时蜂鸣器发出声音当高电平到来时没有声音本设计中蜂鸣器连接到P34口如图523所示图523蜂鸣器报警电路53 调试心得通过系统的调试我们可以学到更多的知识我们也可以发现仿真和实物调试不同的地方程序设计的结果可能往往和实物调试出的结果不一样这就需要我们去思考去斟酌去改进以达到预期效果通过程序和硬件的调试我们可以更深刻的理解各功能模块之间的联系也可以明白各调试的步骤在调试的过程中我也遇到许多问题例如我在宿舍调试好小车之后带到班级时候在插上电源试图让小车跑起来时候发现超声波模块失去了作用LCD不再显示数据了后来我用电脑USB口供电发现也不可以检查了许久才发现是超声波模块上的电源线和地线的两根插线出现了断路换线之后LCD正常显示数值小车正常行驶整个调试过程需要硬件和软件结合起来调试要仔细检查电路认真思考程序硬件部分调试的步骤检查原理图连接是否正确用万用表检查是否有虚焊引脚短路现象检查原理图与上引脚是否一致680欧的电阻焊成了68千欧这使我深深感受到理论与实际间的差距在调试过程中发现插上编程器后不能烧制程序通过检查电路发现AT89S52芯片的使能端没有接VCC改好之后重新烧制发现还是不可以通过再次检查发现是共阴管的驱动芯片74LS245的引脚出现焊接错误通过这些调试提高了我检查电路的能力以及巩固了电路图的知识通过这样的设计提高了我的动手能力每天在实验室除了焊接线路板还可以上机编程使我软件调试知识也提高了本设计采用的是89S52单片机这主要是因为该单片机的稳定性比较好还可以采用其它系列的单片机比如采用陵阳单片机就可以简化编程但其稳定性不是很好62 展望1在本课题的基础上我们可以在小车的底座下面装一个吸尘装置这样就可以在小车行驶的过程中吸除一些预先放好的小纸屑2设计出两辆小车一辆小车放在另一辆的前面当前面一辆小车起动时候后面一辆小车也起动前面一辆小车转弯的时候后面一辆也跟着转弯前面一辆小车停止时后面一辆也跟着停止致谢历时三个月的毕业设计已经告一段落经过自己不断的搜索努力以及白老师的耐心指导和热情帮助本设计已经基本完成在这段时间里白老师严谨的治学态度和热忱的工作作风令我十分钦佩他的指导使我受益非浅通过这次毕业设计使我深刻地认识到学好专业知识的重要性也理解了理论联系实际的含义并且检验了大学四年的学习成果虽然在这次设计中对于知识的运用和衔接还不够熟练但是我将在以后的工作和学习中继续努力不断完善这三个月的设计是对过去所学知识的系统提高和扩充的过程为今后的发展打下了良好的基础由于自身水平有限设计中一定存在很多不足之处敬请各位老师批评指正参考资料1 负图传感器集成电路手册第一版化学工业2004590～5912华MCS-51系列单片机实用接口技术第三版1997年3红润实用自动控制科技大学1990年1月4康华光电子技术基础高等教育1983年10月5潘新民微型计算机控制技术人民邮电技术1988年3月6依军单片机微型接口技术人民邮电技术1989年3月7广弟单片机基础航空航天大学20018汉才单片机原理及其接口技术清华大学19969王毅单片机器件应用手册人民邮电1995附录1元器件清单序号元件名称数量参数 1 AT89S52单片机12 超声波模块 13 L298n 14 智能避障小车底盘 15 蜂鸣器 16 LCD液晶屏 1 2样机实物照片3电路原理图相关程序includeincludedefine uchar unsigned chardefine uint unsigned intunsigned char isbit rs P26 定义引脚sbit rw P25sbit e P27sbit TX P30 触发信号引脚sbit FM P34sbit PWM1 P36 pwm信号输出sbit PWM2 P37static char click 0unsigned char ZK1ZK2unsigned int time 0unsigned int timer 0unsigned long Sbit flag 0unsigned char code ASCII[19] 0123456789-MJU LI static unsigned char DisNum 0 显示用指针unsigned long S 0unsigned char disbuff[11] 0void Conut voidtime TH0256TL0TH0 0TL0 0S time17 100disbuff[0] 13disbuff[1] 14disbuff[2] 15disbuff[3] 16disbuff[4] 17disbuff[5] 18disbuff[6] S1000100disbuff[7] 10disbuff[8] S100010010disbuff[9] S100010 10disbuff[10] 12void delay_1 void 误差 0usunsigned char abfor b 215b 0b--for a 45a 0a--void delay uchar auchar iwhile a--for i 0i 250i_nop__nop__nop__nop_判忙void lcd_mangrs 0rw 1e 1_nop__nop__nop__nop_while P00x80e 01602的写void write_lcd1602 uchar cmduchar i 当i为0的时候为向1602写指令为1写数据lcd_mangrs irw 0e 0_nop__nop_e 1_nop__nop_P0 cmd_nop__nop__nop__nop_e 01602的初始化void ini_lcd1602write_lcd1602 0x380delay 1write_lcd1602 0x0c0delay 1write_lcd1602 0x060delay 1write_lcd1602 0x010delay 1void Timer2InterruptRCAP2H 0x0feRCAP2L 0x33ET2 1 允许T2定时器中断EA 1 打开总中断TR2 1 启动T2定时器void zd0 interrupt 1flag 1void zd3 interrupt 3 T1中断用来扫描数码管和计800MS启动模块TH1 0x0f8TL1 0x30timerif timer 200timer 0TX 1 800MS 启动一次模块_nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop__nop_TX 0void Timer2 void interrupt 5TF2 0 T2定时器发生溢出中断时需要用户自己清除溢出标记RCAP2H 0x0feRCAP2L 0x33 恢复定时器初始值clickif click 100 click 0if click ZK1PWM1 1elsePWM1 0if click ZK2 PWM2 1elsePWM2 0主函数void mainTMOD 0x19 设T0为方式1GATE 1 TH0 0TL0 0TH1 0x0f8 2MS定时TL1 0x30ET0 1 允许T0中断ET1 1 允许T1中断TR1 1 开启定时器Timer2InterruptEA 1 开启总中断ZK1 20ZK2 20ini_lcd1602while 1while INT0 0 当RX为零时等待TR0 1while INT0 1 当RX为1计数并等待TR0 0 关闭计数Conut 计算if S 40 控制加速FM 1P1 0xafZK1 ZK1-5ZK2 ZK2-5elseif S 30 控制转向FM 0ZK1 ZK15ZK2 ZK25P1 0X8Fdelay_1if ZK1 99 ZK1 1if ZK1 1 ZK1 10if ZK2 99 ZK2 1if ZK2 1 ZK2 10write_lcd1602 0x800for i 0i 10iwrite_lcd1602 ASCII[disbuff[i]]1- III -- 31 -。

第42卷第4期2021年4月中国农机化学报Journal of Chinese Agricultural MechanizationVol. 42 No. 4Apr. 2021DOI ： 10. 13733/j. jcam. issn. 2095-5553. 2021. 04. 22全球农业机器人研发趋势预测及对我国的启示"赵静娟】，郑怀国】，董瑜2,杨艳萍2(1.北京市农林科学院农业信息与经济研究所，北京市，100097； 2.中国科学院文献情报中心，北京市，100190)摘要：农业机器人已被公认为农业领域最具潜力的新兴技术之一&掌握国际农业机器人研发趋势，分析技术热点，能够为制定我国农业机器人的战略或计划提供决策支持&本文综合应用专家咨询、定性调研以及定量分析等方法开展研究&通过回溯国内外农业机器人的发展历程，分析归纳出该领域的研究热点与前沿，包括机器视觉、定位与导航、采收机器人、渔业机器人和挤奶机器人等&并结合我国未来几年的战略需求和重点发展方向进行分析，提出机器人技术成熟度目前处于初级阶段，预计未来十年实现成熟应用、更多种类的农业机器人将实现商业化、农业机器人的发展将更具智能化、农业机器人未来有较大的市场潜力等趋势预判&针对我国未来在农业机器人的基础研究、技术研发和产业布局等方面的前沿规划提出加强前沿布局，提高农业装备制造水平、提高基础研究质量，重视相关专利布局、引导和加强企业在农业机器人产业创新中的作用等建议&关键词：农业机器人;研发布局；计量分析；技术热点；研究前沿;趋势预判中图分类号：S24 文献标识码：A 文章编号：2095-5553 (2021) 04-0157-06赵静娟,郑怀国,董瑜,杨艳萍’全球农业机器人研发趋势预测及对我国的启示中国农机化学报,2021, 42(4)：157-162Zhao Jinguan, Zheng Huaiguo, Dong Yu, Yang Yanping. Forecast research and development trend of international agricultural robot and its suitability to China [J). Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2021, 42(4)： 157 —162相关的SCI 论文为对象，综合运用文献计量法、内容分析法和专家咨询法等，对农业机器人的论文产出趋势、 热点研究主题、国家竞争态势及研究前沿进行了分析& 本文在专利和论文综合分析的基础上，调研了重点国 家在农业机器人发展方面的战略规划，运用定量分析和定性调研相结合的方法，通过回溯国内外农业机器人的发展历程，分析归纳其研究热点、前沿，及未来发 展趋势，结合我国未来几年的战略需求和重点发展方 向进行分析，为我国未来在农业机器人的基础研究、技 术研发和产业布局等方面的前沿规划提供参考和 建议&1数据来源与分析方法本研究综合应用定性分析、定量分析和专家咨询方法开展国际农业机器人研发趋势预测研究&定性分析：针对欧盟、美国、日本、韩国、澳大利亚 等国家发布的战略规划和资助项目，针对Precision-Ag A CropLife A Farm Industry News 、Agfunder 等重要 行业媒体和行业咨询公司的信息以及行业报告等进行0引J农业机器人是一种新型的智能农业机械装备，是人工智能监测、自动控制、图像识别技术、环境建模算 法、感应器、柔性执行等先进技术的集合农业机器人近年来发展迅速，在提高农业生产力、改变农业生产 模式、解决劳动力不足以及实现农业的规模化、多样化和精准化等方面显示出了极大的优越性，已逐渐成为 农业工程领域的重要方向之一&我国发展农业机器人的时机已成熟，政府对农业 装备制造业发展也高度重视，先后出台一系列政策举措&农业机器人作为智能化的农业机械，得到越来越 广泛的应用，成为现代农业的重要装备&近年来，针对农业机器人发展现状和趋势的研究 有很多凯等针对农业机器人绘制了专利地图,从发展趋势、重点技术领域、地域分布、竞争机构及高 被引专利等方面开展了态势研究&邢颖等通过文献计量分析的方法，基于SCI 高被引论文，分析了国际农业 机械研究的技术前沿&袁建霞等以与农业机器人研究收稿日期：020年8月20日 修回日期：020年10月29日"基金项目：北京市农林科学院科技创新能力建设专项(KJCX20200203)第一作者：赵静娟，女，1982年生,山西晋城人，硕士，副研究员；研究方向为农业科技情报& E-mail : zjjaaa _zn @ 163. com 通讯作者：杨艳萍，女，1982年生，广西桂林人，博士，研究员；研究方向为农业科技情报。