基于拟合滤波的激光和超声波香蕉树测距方法

作者：付根平; 杨尘宇; 张世昂; 黄伟锋; 陈天赐; 朱立学

来源：农业机械学报, 2021, 1-11.

• 香蕉采摘机器人
• 激光和超声波传感器
• 香蕉树测距
• 拟合滤波
• 二次多项式
• 最小二乘法

针对GPS、激光雷达、视觉等机器人定位导航方法在复杂香蕉园环境中有时效果不佳甚至失效的问题，提出基于激光和超声波的机器人香蕉园定位导航方法，然而，在长有小灌木等干扰物和机耕道崎岖不平的复杂香蕉园环境中准确测出机器人与香蕉树的最短距离是实现定位与导航的前提和关键。因此，提出了一种基于拟合滤波的激光和超声波香蕉树测距方法。首先在各采样时刻由激光和超声波传感器分别测得机器人到香蕉树的距离数据并相互校验，生成待测香蕉树的一组距离数据；接着采用二次多项式以最小二乘法对该组距离数据进行拟合，然后基于拟合二次多项式和设定阈值对该组距离数据进行滤波，去除其中偏差较大的距离值；最后对滤波后的距离数据中3个最小值求平均值，以此作为机器人到待测香蕉树的最短距离。实验结果表明，该测距方法在理想环境下对香蕉树的最大测距误差率为1.0%，而在有小灌木等干扰物或者道路崎岖不平的环境以及室外自然场景下的最大测距误差率为2.0%，相应的最大测距误差为1.0cm，且稳定性好，能为机器人在香蕉园实现定位和导航提供准确的距离数据。

• 单位
  仲恺农业工程学院; 机电工程学院; 自动化学院