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

關(guān)于農(nóng)業(yè)機械機器視覺導(dǎo)航的探討

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

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，促使科技水平不斷提升，對我國社會發(fā)展和進步發(fā)揮著積極的作用。農(nóng)業(yè)機械機器視覺導(dǎo)航技術(shù)的在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中的應(yīng)用，實現(xiàn)了智能化控制，能夠促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的可持續(xù)發(fā)展。本文主要從結(jié)構(gòu)特點、關(guān)鍵技術(shù)等方面論述了農(nóng)業(yè)機械機器視覺導(dǎo)航技術(shù)，并分析了該技術(shù)應(yīng)注意的問題。

農(nóng)業(yè)機械；機器視覺；導(dǎo)航

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平?jīng)Q定著我國經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步。隨著國家的日益發(fā)展和繁榮，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的現(xiàn)代化、智能化尤為重要，不僅能夠促進農(nóng)業(yè)的發(fā)展，而且對推動我國經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮著積極的作用。農(nóng)業(yè)機械機器視覺導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中具有一定的優(yōu)勢，能夠?qū)r(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中的眾多復(fù)雜環(huán)境進行導(dǎo)航任務(wù)，為農(nóng)業(yè)人員的工作提供進一步指導(dǎo)。

1 農(nóng)業(yè)機械機器視覺導(dǎo)航的結(jié)構(gòu)特點

基于視覺導(dǎo)航技術(shù)的農(nóng)業(yè)機械設(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階段，即農(nóng)業(yè)機械達到導(dǎo)航的基準狀態(tài)和開展導(dǎo)航基準作業(yè)。農(nóng)業(yè)機械機器視覺導(dǎo)航系統(tǒng)主要由以下幾部分組成。首先，導(dǎo)航傳感器，能夠為人們提供有效的狀態(tài)信息。其次，農(nóng)業(yè)機械運動模型部分，能夠?qū)鞲衅餍盘栠M行收集。再次，導(dǎo)航規(guī)劃器是該系統(tǒng)的重要組成部分，對農(nóng)業(yè)機械的運行軌跡進行合理規(guī)劃。最后，轉(zhuǎn)向控制器能夠根據(jù)導(dǎo)航規(guī)劃器的指令而進行信號操縱，使農(nóng)業(yè)機械設(shè)備可以按照既定軌跡實現(xiàn)農(nóng)業(yè)作業(yè)[1]。

2 農(nóng)業(yè)機械機器視覺導(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)機械機器設(shè)備，傳感器通過對周圍環(huán)境的了解，以實現(xiàn)傳遞信息的作用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動提供了重要的導(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)。對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動而言，大多在室外自然環(huán)境條件下進行，使視覺圖像處理時，主要針對分散的、操作較為復(fù)雜的自然物進行，在一定程度上降低了視覺信息處理技術(shù)的效率。所以，針對以上考慮因素，系統(tǒng)設(shè)計人員應(yīng)利用自然環(huán)境適應(yīng)力較強的技術(shù)進行視覺圖像的處理，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)機械設(shè)備的農(nóng)業(yè)作業(yè)水平。所以，設(shè)計人員在進行該環(huán)節(jié)時，應(yīng)充分考慮以下幾方面因素。首先，農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的行駛速度，例如拖拉機等機械的行駛速度與其它機器有明顯差異，只有根據(jù)農(nóng)業(yè)機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)機械的導(dǎo)航基準狀態(tài)。對于不同農(nóng)業(yè)機械而言，其導(dǎo)航基準狀態(tài)存在較大差異。再次，應(yīng)考慮農(nóng)業(yè)機械設(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)計人員針對實際情況而進行導(dǎo)航規(guī)劃，能夠使導(dǎo)航規(guī)劃與農(nóng)業(yè)機械的運動狀態(tài)相適應(yīng)。最后，要對農(nóng)業(yè)機械的運動過程中可能產(chǎn)生的誤差進行準確判斷和提出控制對策，確保農(nóng)業(yè)機械能夠循序漸進的完成導(dǎo)航目標。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)機械的導(dǎo)航基準信息，而且要盡可能消除位置偏差，使農(nóng)業(yè)機械實現(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，對控制指令的速度有一定的要求。相關(guān)人員必須確?？刂浦噶顐鬏?shù)乃俣?，才能使農(nóng)業(yè)機械迅速執(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)機械機器，其移動區(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)人員必須對農(nóng)業(yè)機械設(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)機械設(shè)備能夠適應(yīng)于田間和路面等多種環(huán)境?？傊?，轉(zhuǎn)向控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械機器視覺導(dǎo)航系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，能夠使農(nóng)業(yè)人員實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)機械的操控。

3 農(nóng)業(yè)機械機器視覺導(dǎo)航設(shè)計應(yīng)注意的問題

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

首先，不斷提升圖像處理的計算速度。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的自然環(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，以增強圖像處理的計算速度，進而有效控制機械設(shè)備。其次，加強對控制系統(tǒng)的完善?；谝曈X導(dǎo)航技術(shù)的農(nóng)業(yè)機械設(shè)備在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，易受外界因素的干擾，使機械設(shè)備運動軌跡發(fā)生改變，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的有序開展。所以，科技人員應(yīng)加強對控制系統(tǒng)的完善設(shè)計，提高農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的適應(yīng)力，更好為農(nóng)業(yè)作業(yè)而服務(wù)。最后，對于視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的傳感器部分，技術(shù)人員應(yīng)加強對多種類型導(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性[3]。

4 結(jié)語

在農(nóng)業(yè)活動不斷開展中，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的智能化、現(xiàn)代化尤為重要，而農(nóng)業(yè)機械機器視覺導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中的應(yīng)用，逐漸成為社會廣泛關(guān)注的熱點話題。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著不可比擬的重要作用，加強農(nóng)業(yè)機械機器的智能化研究，有利于推動國家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展進程，為我國經(jīng)濟發(fā)展和人類社會生活的持續(xù)發(fā)展保駕護航。

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

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

[3]郭志信.基于機器視覺的自走式煙葉收獲機導(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：吉林省遼源市軍隊離退休干部休養(yǎng)所，高級工程師職稱，大學(xué)本科，研究方向：農(nóng)業(yè)機械，