垄作模式设施植保机器人设计与导航系统试验

来源：中国农机化学报杂志2025年第3期北京时间：

作者：冯昊栋, 郑航, 张毅, 薛向磊, 童俊华, 俞国红,

单位：（1. 浙江理工大学机械工程学院，杭州市，310018； 2. 浙江省农业科学院农业装备研究所，杭州市，310021；3. 农业农村部东南丘陵山地农业装备重点实验室（部省共建），杭州市，310021；4. 浙江钱塘机器人及智能装备研究有限公司，杭州市，310002）

摘要：针对设施垄作模式下空间结构狭小、环境密闭造成机器自主作业困难等问题，设计一种四轮独立驱动转向设施植保机器人，开发基于UWB和IMU的组合导航控制系统，并对机器人进行室内垄间与换垄行走性能测试。首先根据设施垄作模式特点，确定底盘垄间行走和换垄作业模式并设计相应的底盘结构部件；然后基于行走作业模式与底盘结构开发设施植保作业机器人的导航控制系统，采用UWB定位技术与IMU模块进行组合导航，以机器人的位置信息和姿态信息作为输入，在底盘运动学模型的基础上，采用纯跟踪算法实现导航控制。最后开展机器人室内导航实地测试。结果表明，在行驶速度为0.5 m/s、1.0 m/s、1.5 m/s时，该机器人的垄间直线行走最大横向偏差平均值分别为0.094 m、0.106 m、0.148 m，平均偏差分别为0.028 m、0.041 m、0.068 m。该机器人在室内具有较好的转向灵活性和导航行走精度，能够满足设施垄作结构特点下的行走作业要求，为自主设施植保作业机器人的研制提供参考。

关键词：设施温室,垄作模式,植保机器人,自主导航

基金资助：浙江省“尖兵”研发技术攻关项目（2023C02012）；浙江省“领雁”研发技术攻关项目（2023C02053）；浙江省农业科学院成果推广项目（2023R30CB001）