农业机器人移动平台行进方式综述-江苏农业科学.PDF

江苏农业科学　２０１８年第４６卷第２２期 — ３５— 樊正强，张　青，邱　权，等．农业机器人移动平台行进方式综述［Ｊ］．江苏农业科学，２０１８，４６（２２）：３５－３９． ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０１８．２２．００７ 农业机器人移动平台行进方式综述 １，２ １ ２ ２ 樊正强 ，张　青 ，邱　权 ，杨青丰 （１．河北农业大学机电工程学院，河北保定０７１００１；２．北京农业智能装备工程技术研究中心／北京市农林科学院，北京 １０００９７） 　　摘要：农业机器人移动平台主要应用于环境复杂的农田场景中，因此对机器人平台的作业稳定性和环境适应性提 出了更高的要求。而农业机器人移动平台的行进方式是影响其稳定性和适应能力的关键因素，主要论述了农业机器 人的常见行进方式，并对各种行进方式的优缺点和控制方法的稳定性进行了分析。农业机器人移动平台行进方式主 要包括轮式、履带式、腿式以及混合式等。轮式农业机器人行走灵活，技术成熟，控制和驱动简单，是最常见和研究最 多的行进方式，但是其对复杂农田环境的适应能力较弱；履带式农业机器人主要用于相对复杂的地形，擅长应对田垄 等不平整地面场景，对地形的适应能力更强，但对履带的材质和构型要求较高；腿式农业机器人尽管可以适应大部分 地形，但是其关节处自由度过高，控制复杂；混合式农业机器人可以结合多种行进方式的优点，但是须要考虑面对复杂 地形时各行进方式的合理配合等因素，需要有稳定的机械结构和精确的控制算法作为支撑。通过对机器人各种行进 方式的分析，以坐标的形式（农田环境复杂度为纵轴，机器人工作效率和控制复杂度为横轴）对其进行综合比较，结果 显示，目前对农业机器人的研究主要集中在轮式和履带式结构上，对腿式或带有腿式结构的混合式机器人研究较少； 并指出为了适应更复杂的农田环境，未来应该更加注重腿式结构机器人的研究。 　　关键词：农业机器人；移动平台；行进方式；轮式；履带式；腿式；复合式；作业稳定性；环境适应性；问题；展望 　　中图分类号：Ｓ２４；ＴＰ２４２．６　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００２－１３０２（２０１８）２２－００３５－０５ 　　在农业生产领域，关于移动机器人的研究最早可以追溯 动导航技术；（３）农业传感技术与图像处理；（４）机器人硬件、 ［３－６］ 到２０世纪６０年代，但是农业机器人真正得到快速发展却是 软件开发 。农业机器人的快速发展，能够在提高农田作 ［１］ 在最近几十年 。随着社会的进步和人们对农产品需求的 业精度和工作效率的同时减少对环境的污染，还能有效避免 提高，农业生产已经开始由原来的人力劳动逐渐向自动化和 化肥、农药与人体的直接接触，是一种新的可持续发展 ［７－８］ 智能化方向转变，农业移动机器人也因此迅速成为研究热 模式 。 ［２］ 点 。目前关于农业机器人的研究方向主要集中在４个方 农业机器人应用领域非常广泛，按照其功能可分为除草 面：（１）农业机器人本体的研制和稳定性分析；（２）机器人自 机器人、采摘机器人、搬运机器人、土壤／作物信息采集机器 人、收割机器人等［９－１０］。与室内或工业机器人相比，农业机 收稿日期：２０１７－０７－２９ 器人最大的特点是其主要作业于非结构化环境中并且面对的 基金项目：国家自然科学基金（编号；黑龙江省农垦总局 地形更加复杂［１１］。农业机器人在本体研制的过程中须要考 科技计