视觉神经网络林场巡检机器人的设计与开发

• 作者: 林甄 李睿伟 谢金冶 田硕
• 来源期刊: 东北林业大学学报
• 关键词: 机器视觉 神经网络 单目相机 林场巡检机器人
• 年，卷（期）: 2023,（8）
• 页码范围: 127-135,139
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13759/j.cnki.dlxb.2023.08.005

摘要

以传统移动机器人为基础，结合人工智能技术、传感器技术，设计技术方案——采用无刷直流电机(BLDC)构建1套3电系统，作为自动驾驶技术的研究平台；使用“感知-决策-控制”方式作为自动驾驶平台架构，应用单目相机作为视觉传感器；自建道路行驶图像与指示标志目标检测数据集。依据林场巡检的实际需要及设计的技术路线，设计了一款以神经网络技术为基础，使用单目相机作为传感器的自动视觉引导驾驶的林场巡检机器人；对设计的样机，在林场不同特性的不同环境道路中进行了实际行驶测试。结果表明：依据实际道路测试结果，视觉引导的可移动机器人达到了设计目标。确定的机器驱动执行机构方案与转向结构方案可行；为移动机器人平台设计构建的无刷直流电动机、电控系统、电池模组均工作正常，完成了机器平台的构建，实现了设计目标功能。依据“感知-决策-控制”的端到端方案在实际环境中的测试效果，证明使用简单传感器配合神经网络的视觉方案用于移动机器人自动驾驶中是可行的。在不同特性的不同环境道路(主要包括简易环形赛道环境、社区内部道路环境、林场环境、公路环境)、不同光照条件行驶测试中，均实现了自动驾驶功能，具有较高的灵活度；与当前主流使用的多传感器融合自动驾驶方案的移动机器人相比，采用单目相机作为传感器的端到端方案，无需使用繁杂昂贵的传感器便可实现其部分功能，成本大幅降低，自主运行移动机器人更简易化。