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融合2D激光雷达与航向姿态参考系统的采茶机仿形方法研究与试验

文献类型： 中文期刊

作者： 吴敏;郇晓龙;陈建能;董春旺;邵柏恺;卞贤炳;范国帅

作者机构：

关键词： 采茶机;仿形距离;2D激光雷达;航向姿态参考系统;融合算法;精度验证

期刊名称：茶叶科学

ISSN： 1000-369X

年卷期： 2023 年 01 期

页码：

收录情况： 北大核心（2020版） ; ; CSCD（2023-2024年度） ; ; 科技核心（2023版） ; ; 农林核心（2020版）

摘要： 为推动大宗茶机械化采收，提升大宗茶鲜叶采收效率与质量，针对目前仿形采茶机感知传感器易受接触作用力、自然光照或茶蓬面叶片间隙影响，提出了融合2D激光雷达与航向姿态参考系统（Attitude and heading reference system,AHRS）的采茶机割刀仿形距离估计方法，在此基础上，设计并研制精度验证试验台与自动仿形采茶样机，分别开展了室内与田间试验。采茶机采用2D激光雷达测量采茶机割刀仿形距离信息，为提升测距精度与实时性，结合AHRS感知的加速度信息，提出了融合2D激光雷达测距与加速度信息（Fusion of 2D-LiDAR ranging and acceleration,FLRA）的采茶机割刀仿形距离估计算法，并研制了算法精度验证装置和方法，验证了算法有效性。室内试验结果表明，算法处理前仿形距离测距误差均值为36.53 mm，标准差为23.21 mm，算法处理后仿形距离估计误差均值为8.56 mm，标准差为6.31 mm，算法处理后的输出数据延迟更小，提升了仿形距离测距精度与实时性。田间试验表明，鲜叶采收效率达180～210 kg·h-1，割刀覆盖蓬面上鲜叶的平均采收率为92.38%，平均芽叶完整率为85.34%，平均杂质率为4.93%，一芽三叶及以下嫩梢占90.72%，满足大宗茶机采技术标准和后续加工工艺要求，与传统超声波感知的自动仿形采茶机相比，提升了大宗茶鲜叶采收效果。

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