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農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)
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淺談農(nóng)田無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)

發(fā)布日期:2017-12-01??來(lái)源:酷飛網(wǎng)??作者:zhangjinman我要投稿我要評(píng)論

此前,小編在《無(wú)人機(jī)避障的三重境界》中提過(guò)幾種避障原理和各自的優(yōu)劣勢(shì),在文末,還提出了當(dāng)前的消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)廠(chǎng)商尚在第一重境界——感知障礙物中打拼。(忘記的請(qǐng)翻閱《無(wú)人機(jī)避障的三重境界》)那么究竟行業(yè)級(jí)的無(wú)人機(jī)避障又到了哪重境界?真正適合田間植保的的無(wú)人機(jī)避障方法有哪些?大家的優(yōu)劣勢(shì)有哪些?

 

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目前使用在避障方面應(yīng)用比較常見(jiàn)的傳感器類(lèi)型有雷達(dá)測(cè)距、雙目視覺(jué)、激光測(cè)距、超聲波測(cè)距等。植保無(wú)人機(jī)受復(fù)雜的農(nóng)田環(huán)境影響,避障難度系數(shù)大大增加,應(yīng)用場(chǎng)景也十分不同。

 

從原理上選擇避障系統(tǒng)

 

常見(jiàn)的雷達(dá)測(cè)距、激光測(cè)距和超聲波測(cè)距均使用距離傳感器,其工作原理主要依靠自身發(fā)射電磁波或者激光、聲波反射到前方障礙物,測(cè)量回波時(shí)間差來(lái)確定距離。被探測(cè)物體的材質(zhì)不同所反射回來(lái)的回波強(qiáng)弱也有很大差異性。

 

視覺(jué)避障工作原理是通過(guò)圖像的差異計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的距離,跟人眼距離感原理相同。但是算法比較復(fù)雜,而且要做好圖像處理,對(duì)于處理器的性能和優(yōu)秀的算法要求比較高。

 

一般的紅外感知都是采用三角測(cè)距的原理。紅外發(fā)射器按照一定角度發(fā)射紅外光束,遇到物體之后,光反射回來(lái)。CCD檢測(cè)到反射光之后,通過(guò)結(jié)構(gòu)上的幾何三角關(guān)系,就可以計(jì)算出物體距離。

 

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但是對(duì)于植保無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō),使用其他的避障方式卻不如雷達(dá)波測(cè)距的避障方式優(yōu)秀。就常見(jiàn)的視覺(jué)避障來(lái)說(shuō),實(shí)際作業(yè)時(shí),農(nóng)田環(huán)境常常有飛揚(yáng)的塵土、機(jī)身有飛灑的藥液,它們遮擋住視覺(jué)系統(tǒng)后,會(huì)嚴(yán)重影響視覺(jué)避障系統(tǒng)的功能,導(dǎo)致意外發(fā)生。因此,視覺(jué)避障并不太適應(yīng)農(nóng)田環(huán)境,雷達(dá)波卻是可以完美應(yīng)對(duì),屬于目前較好的選擇。

 

適應(yīng)農(nóng)田的避障精度要求

 

植保無(wú)人機(jī)在農(nóng)田作業(yè)飛行的時(shí)候通常離地高度只有1-5米,這意味著它們將面臨更多的障礙物。例如農(nóng)田中間長(zhǎng)出的小樹(shù),田地中架設(shè)的電線(xiàn)桿和電線(xiàn),還有電線(xiàn)桿斜拉線(xiàn)。由于斜拉線(xiàn)通常只有2-3厘米直徑,距離稍微遠(yuǎn)一點(diǎn)肉眼就難以發(fā)現(xiàn),對(duì)植保無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)它是特別的危險(xiǎn),所以植保無(wú)人機(jī)對(duì)避障系統(tǒng)的性能要求非常高,有些避障系統(tǒng)精度較低的卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿(mǎn)足植保機(jī)避障要求。

 

探討避障方法

 

現(xiàn)在我們來(lái)談?wù)劚苷戏椒ǎ綔y(cè)到障礙物以后,有三種常見(jiàn)的避障處理方法:原地暫停待命、規(guī)劃行進(jìn)路線(xiàn)繞障和自主繞障。

 

原地暫停待命是最基本的處理方式,比較簡(jiǎn)單安全,而遇到大障礙時(shí)也必須這么做。規(guī)劃繞障需要在作業(yè)前探勘好障礙物,在飛行航線(xiàn)中設(shè)置好避障路線(xiàn)。規(guī)劃避障適用于小障礙,這種方法經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單而且可靠性高,需要人參與日??睖y(cè)。自主繞障則需要機(jī)器有規(guī)避算法,在機(jī)器上重新生成路線(xiàn),但是重新生成后還要面臨新的問(wèn)題,比如該繞多遠(yuǎn)、遇到新的障礙往哪里避讓等等問(wèn)題。

 

冗余的避障動(dòng)作影響效率

 

航線(xiàn)飛行中自動(dòng)規(guī)避障礙的動(dòng)作時(shí),植保機(jī)所做的冗余動(dòng)作都將成為電池續(xù)航的負(fù)擔(dān),若途中遇到兩個(gè)障礙,所剩電量無(wú)法完成返航了。所以自主避障功能還有諸多問(wèn)題待完善,并沒(méi)有實(shí)際普及應(yīng)用。

 

未來(lái),植保無(wú)人機(jī)的避障系統(tǒng)可以全方位無(wú)死角的探測(cè)周邊障礙,能高效精準(zhǔn)的識(shí)別各類(lèi)障礙,為我們的植保無(wú)人機(jī)保駕護(hù)航。同時(shí)避障系統(tǒng)還能高度集成、模塊化、防護(hù)等級(jí)高、易于維護(hù)才能更好的適應(yīng)農(nóng)田。

 

在植保無(wú)人機(jī)越來(lái)越熱的時(shí)代,植保機(jī)避障還需要更智能,更強(qiáng)勁的性能和大量的實(shí)踐才能甄選出更優(yōu)秀的植保無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)。

 

 

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