
破解复杂温室定位迷失痛点,UWB/IMU/ODOM/LIDAR融合技术实现高精度稳定导航
湖南农业大学机电工程学院向阳副教授团队的智慧农业核心研究成果,正式发表于国际知名期刊《Sensors》。团队研发了基于UWB/IMU/ODOM/LIDAR的温室机器人集成室内定位系统,以多源传感器数据融合、高精度全局定位、极低累计误差的核心优势,有效破解了传统温室机器人在复杂地面打滑、环境特征相似导致的“迷失”问题,为我国设施农业机器人的全天候、高精度导航提供了全新技术方案。
行业痛点:温室机器人自主导航的“迷失”难题



比较不同定位方法的轨迹。(a)轨迹。(b)横向误差。

「两种集成算法的横向误差比较 。」

(a)定位结果 (b) 定位误差
应用前景:为智慧农业无人化升级奠定基石
核心技术实现三大突破:
4.结论本文将UWB定位技术与基于2DLIDAR的slam制图技术相结合。此外,通过使用EKF和AMCL算法进行多传感器融合,开发了基于UWB/IMU/ODOM/LIDAR的温室机器人集成室内定位系统。结果表明,这种方法为温室机器人提供了更高精度的定位。
主要研究结论如下:
1.本研究提出了一种基于UWB/IMU/ODOM/LIDAR的集成定位方法。首先,通过EKF整合UWB/IMU/ODOM的定位数据来获取预估的姿态信息。在此基础上,利用LIDAR对作物行进行扫描以构建温室的2D地图。其次,AMCL将LIDAR与地图信息相结合,实现了温室机器人全局定位的目标。这一目标已成功达成.
3.目标点定位实验结果表明,与单一UWB定位和IMU/ODOM/LIDAR集成定位方法相比,本文提出的UWB/IMU/ODOM/LIDAR集成定位方法的定位精度分别提高了45.5%和41.5%。x轴方向、y轴方向和整体定位的均方根误差(RMSE)分别为0.092m、0.069m和0.079m,最大定位误差为0.102m,系统平均定位时间为72.1ms,满足温室作业中机器人导航的定位精度和定位时间要求。将上述测试结果与现有研究的结果[8、18、36、37]进行对比后发现,本文提出的定位系统提供了更高的定位准确性。
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