關(guān)于農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器視覺導(dǎo)航的探討

單力(吉林省遼源市軍隊(duì)離退休干部休養(yǎng)所,吉林 遼源 136200)

關(guān)于農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器視覺導(dǎo)航的探討

單力(吉林省遼源市軍隊(duì)離退休干部休養(yǎng)所,吉林 遼源 136200)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，促使科技水平不斷提升，對(duì)我國(guó)社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步發(fā)揮著積極的作用。農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器視覺導(dǎo)航技術(shù)的在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了智能化控制，能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的可持續(xù)發(fā)展。本文主要從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)等方面論述了農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器視覺導(dǎo)航技術(shù)，并分析了該技術(shù)應(yīng)注意的問題。

農(nóng)業(yè)機(jī)械；機(jī)器視覺；導(dǎo)航

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平?jīng)Q定著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步。隨著國(guó)家的日益發(fā)展和繁榮，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的現(xiàn)代化、智能化尤為重要，不僅能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，而且對(duì)推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著積極的作用。農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器視覺導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中具有一定的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)r(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的眾多復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行導(dǎo)航任務(wù)，為農(nóng)業(yè)人員的工作提供進(jìn)一步指導(dǎo)。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器視覺導(dǎo)航的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

基于視覺導(dǎo)航技術(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，能夠按照特定的路徑軌跡而開展農(nóng)業(yè)作業(yè)，其過程主要分為兩個(gè)階段，即農(nóng)業(yè)機(jī)械達(dá)到導(dǎo)航的基準(zhǔn)狀態(tài)和開展導(dǎo)航基準(zhǔn)作業(yè)。農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器視覺導(dǎo)航系統(tǒng)主要由以下幾部分組成。首先，導(dǎo)航傳感器，能夠?yàn)槿藗兲峁┯行У臓顟B(tài)信息。其次，農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)模型部分，能夠?qū)鞲衅餍盘?hào)進(jìn)行收集。再次，導(dǎo)航規(guī)劃器是該系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的運(yùn)行軌跡進(jìn)行合理規(guī)劃。最后，轉(zhuǎn)向控制器能夠根據(jù)導(dǎo)航規(guī)劃器的指令而進(jìn)行信號(hào)操縱，使農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備可以按照既定軌跡實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)作業(yè)[1]。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器視覺導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 視覺信息處理技術(shù)

基于視覺導(dǎo)航技術(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器設(shè)備，傳感器通過對(duì)周圍環(huán)境的了解，以實(shí)現(xiàn)傳遞信息的作用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)提供了重要的導(dǎo)航信息，確保視覺導(dǎo)航技術(shù)的良好應(yīng)用。在此過程中，視覺信息的真實(shí)有效性尤為重要，決定著視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)劣，因而視覺信息處理技術(shù)是該導(dǎo)航系統(tǒng)中的關(guān)鍵性技術(shù)。對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)而言，大多在室外自然環(huán)境條件下進(jìn)行，使視覺圖像處理時(shí)，主要針對(duì)分散的、操作較為復(fù)雜的自然物進(jìn)行，在一定程度上降低了視覺信息處理技術(shù)的效率。所以，針對(duì)以上考慮因素，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)利用自然環(huán)境適應(yīng)力較強(qiáng)的技術(shù)進(jìn)行視覺圖像的處理，以提高導(dǎo)航圖像的分辨率，更好為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)提供指導(dǎo)性作用。

2.2 導(dǎo)航規(guī)劃技術(shù)

導(dǎo)航規(guī)劃技術(shù)在視覺導(dǎo)航系統(tǒng)中占據(jù)重要地位和發(fā)揮重要作用，決定著農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的農(nóng)業(yè)作業(yè)水平。所以，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行該環(huán)節(jié)時(shí)，應(yīng)充分考慮以下幾方面因素。首先，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的行駛速度，例如拖拉機(jī)等機(jī)械的行駛速度與其它機(jī)器有明顯差異，只有根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械的行駛速度而制定合理的導(dǎo)航規(guī)劃，才能確保導(dǎo)航信息的有效性和精確性。其次，應(yīng)考慮農(nóng)業(yè)機(jī)械的導(dǎo)航基準(zhǔn)狀態(tài)。對(duì)于不同農(nóng)業(yè)機(jī)械而言，其導(dǎo)航基準(zhǔn)狀態(tài)存在較大差異。再次，應(yīng)考慮農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備在農(nóng)業(yè)作業(yè)區(qū)域內(nèi)，其導(dǎo)向輪的角度問題，使設(shè)計(jì)人員針對(duì)實(shí)際情況而進(jìn)行導(dǎo)航規(guī)劃，能夠使導(dǎo)航規(guī)劃與農(nóng)業(yè)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相適應(yīng)。最后，要對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)過程中可能產(chǎn)生的誤差進(jìn)行準(zhǔn)確判斷和提出控制對(duì)策，確保農(nóng)業(yè)機(jī)械能夠循序漸進(jìn)的完成導(dǎo)航目標(biāo)。然而，在導(dǎo)航規(guī)劃過程中，技術(shù)人員不僅要確定農(nóng)業(yè)機(jī)械的導(dǎo)航基準(zhǔn)信息，而且要盡可能消除位置偏差，使農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)作業(yè)[2]。

2.3 轉(zhuǎn)向控制技術(shù)

轉(zhuǎn)向控制技術(shù)中，對(duì)控制指令的速度有一定的要求。相關(guān)人員必須確保控制指令傳輸?shù)乃俣龋拍苁罐r(nóng)業(yè)機(jī)械迅速執(zhí)行命令，完成轉(zhuǎn)向操作，即農(nóng)業(yè)作業(yè)的掉頭。其次，基于視覺導(dǎo)航技術(shù)的智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器，其移動(dòng)區(qū)域不僅局限于田間，而且需要在路面行駛，因而要求技術(shù)人員必須對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的導(dǎo)向輪和地面之間的作用因素加以考慮，促使農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備能夠適應(yīng)于田間和路面等多種環(huán)境。總之，轉(zhuǎn)向控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器視覺導(dǎo)航系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，能夠使農(nóng)業(yè)人員實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的操控。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器視覺導(dǎo)航設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

目前，基于視覺導(dǎo)航技術(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中有著較為廣泛的應(yīng)用，并取得良好的成效。但是，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器視覺導(dǎo)航技術(shù)仍然需要注意一定的問題，以實(shí)現(xiàn)該技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中發(fā)揮著積極的促進(jìn)作用。

首先，不斷提升圖像處理的計(jì)算速度。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的自然環(huán)境越趨于復(fù)雜化，圖像處理速度放慢，在一定程度上降低了機(jī)械設(shè)備的靈敏度。所以，有關(guān)科技人員必須采取有效措施，以增強(qiáng)圖像處理的計(jì)算速度，進(jìn)而有效控制機(jī)械設(shè)備。其次，加強(qiáng)對(duì)控制系統(tǒng)的完善。基于視覺導(dǎo)航技術(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，易受外界因素的干擾，使機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生改變，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的有序開展。所以，科技人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)控制系統(tǒng)的完善設(shè)計(jì)，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的適應(yīng)力，更好為農(nóng)業(yè)作業(yè)而服務(wù)。最后，對(duì)于視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的傳感器部分，技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)多種類型導(dǎo)航器的混合使用，既能提高導(dǎo)航的精確性，又能使導(dǎo)航更具有效性，在轉(zhuǎn)彎掉頭處更具靈活能動(dòng)性[3]。

4 結(jié)語

在農(nóng)業(yè)活動(dòng)不斷開展中，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的智能化、現(xiàn)代化尤為重要，而農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器視覺導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的應(yīng)用，逐漸成為社會(huì)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)話題。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著不可比擬的重要作用，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)器的智能化研究，有利于推動(dòng)國(guó)家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展進(jìn)程，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類社會(huì)生活的持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。

[1]王寶梁.多功能自主農(nóng)業(yè)機(jī)器人研制[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué), 2013.

[2]張?zhí)?高茬水田耕整路徑機(jī)器視覺識(shí)別方法研究[D].華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2014.

[3]郭志信.基于機(jī)器視覺的自走式煙葉收獲機(jī)導(dǎo)航技術(shù)研究[D].河南農(nóng)業(yè)大學(xué),2013.

單力（1960-），男，漢族，籍貫吉林遼源，供職單位：吉林省遼源市軍隊(duì)離退休干部休養(yǎng)所，高級(jí)工程師職稱，大學(xué)本科，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械，