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1、智能割草机器人的研究综述第29卷第4期2007年7月机器人ROBOTVo1.29,No.4July,2007文章编号:1002-0446(2007)04-0407—10智能割草机器人的研究综述丛明,金立刚,房波(大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁大连l16023)摘要:分析了国内外智能割草机器人的研究现状.讨论了智能割草机器人在机械结构,传感系统和路径规划算法等方面的现有研究方法.指出了智能割草机器人研究中存在的问题.最后,展望了智能割草机器人的发展方向.关键词:智能割草机器人;机械结构;感应系统;控制
2、系统;路径规划算法中图分类号:TP24文献标识码:AIntelligentRobotMowers:AReviewCONGMing,JINLi—gang,FANGBo(KeyLaborator?/forPrecn8ndNon.tr口d'M.chingTechnnkgyMtEduc毗∽DalianUniversityofTechnology,Dalian116023,China)Abstract:Thispaperanalyzesthestateoftheartofintelligentrobotmowers,andde
3、scribesthecurrentapproachesforin—telligentrobotmowersintermsofmechanism,sensingsystemandpathplanningalgorithm.ExistingproblemsinthefieldofintelligentrobotBowel'sarepointedout.Finally,futuredevelopmenttrendofintelligentrobotmowersispresented.Keywords:intelligent
4、robotmower;mechanicalstructure;sensingsystem;controlsystem;pathplanningalgorithm1引言(Introduction)随着经济的发展,各国城市建设逐渐深化,城区的绿化程度也随之提高,大量的公园草坪,足球场草坪,高尔夫球场草坪等公共绿地均需要进行维护.在各种草坪维护作业中,以草皮修剪工作最为繁重,不仅枯燥,而且重复性强,通常需要消耗大量的人力和物力¨j.为了降低草坪维护作业的劳动强度,近年来一些西方国家提出用现代电子技术和智能控制技术来改造和提
5、升草坪机械产业的战略,并于1997年的OPEI(OutdoorPowerEquipmentInstitute)年会上,第一次提出了智能割草机器人(IntelligentRobotMower,IRM)的概念,希望在不久的将来用智能割草机器人取代传统的割草机.智能割草机器人是集环境感知,路径动态规划和行为控制等多种功能于一体的综合机器人系统,与传统的草坪修剪机械相比,智能割草机器人更具有优势:第一,智能割草机器人可自主工作.传统的割草机自动化程度比较低,需要人工操作,而智能割草机器人内部搭载了高速微处理芯片,能结合传感器
6、信收稿日期:2006—08—31息自行识别外部的工作环境并进行作业,不需要或者仅需要少量的人工干预.第二,智能割草机器人具有较高的安全性.智能割草机器人采用了传感单元和控制系统,与人工操作传统割草机相比,智能割草机器人的灵敏性更强,检测范围更宽,精确度也更高,并且不会带来因疲劳而造成的意外事故.此外,智能割草机器人还可以根据不同条件按一定的策略控制自身的各个元件,来最大程度地降低伤害的可能性,如:当车体倾翻时,停止割草刀片的运行等.第三,智能割草机器人更利于环境保护.传统割草机的割草机构主要通过内燃机和蓄电池驱动.采
7、用内燃机供能时,会产生高分贝的噪声和燃烧不充分的废气,这将严重影响操作者及周边人员的身体健康;采用蓄电池供能时,虽然能降低污染,但受电池电量及体积的限制,在割草过程中需要操作者往返多次进行充电,降低了实用性.而智能割草机器人由于采用了自动控制系统,能返回预定地点而不需要人工干预,所以智能割草机器人采用清洁的电能时,不会带来额外的劳动量.并且,由于智能割草机机器人2007年7月器人具有体积小,重量轻和所需功率小等特点,在阳光充足的地区,完全可以采用太阳能电池作为动力源,更能体现其低污染的优势.当然,割草机器人也存在一些
8、需要改进和完善的不足之处.比如,为了适应不同类型草坪的割草任务,智能割草机器人的机械本体结构还需要进一步的优化;由于智能割草机器人在户外非结构化的空间中工作,其控制能力和安全性还有待于提高;需要研究基于无线网络和移动电话通讯网络的智能割草机器人远程通讯技术等.2研究现状(Stateoftheart)最早的割草机器人大约诞生在第二次世界大战结束之
