此前，小編在《無(wú)人機(jī)避障的三重境界》中提過(guò)幾種避障原理和各自的優(yōu)劣勢(shì)，在文末，還提出了當(dāng)前的消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)廠商尚在第一重境界——感知障礙物中打拼。（忘記的請(qǐng)翻閱《無(wú)人機(jī)避障的三重境界》）那么究竟行業(yè)級(jí)的無(wú)人機(jī)避障又到了哪重境界?真正適合田間植保的的無(wú)人機(jī)避障方法有哪些?大家的優(yōu)劣勢(shì)有哪些?
目前使用在避障方面應(yīng)用比較常見(jiàn)的傳感器類(lèi)型有雷達(dá)測(cè)距、雙目視覺(jué)、激光測(cè)距、超聲波測(cè)距等。植保無(wú)人機(jī)受復(fù)雜的農(nóng)田環(huán)境影響，避障難度系數(shù)大大增加，應(yīng)用場(chǎng)景也十分不同。
從原理上選擇避障系統(tǒng)
常見(jiàn)的雷達(dá)測(cè)距、激光測(cè)距和超聲波測(cè)距均使用距離傳感器，其工作原理主要依靠自身發(fā)射電磁波或者激光、聲波反射到前方障礙物，測(cè)量回波時(shí)間差來(lái)確定距離。被探測(cè)物體的材質(zhì)不同所反射回來(lái)的回波強(qiáng)弱也有很大差異性。
視覺(jué)避障工作原理是通過(guò)圖像的差異計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的距離，跟人眼距離感原理相同。但是算法比較復(fù)雜，而且要做好圖像處理，對(duì)于處理器的性能和優(yōu)秀的算法要求比較高。
一般的紅外感知都是采用三角測(cè)距的原理。紅外發(fā)射器按照一定角度發(fā)射紅外光束，遇到物體之后，光反射回來(lái)。CCD檢測(cè)到反射光之后，通過(guò)結(jié)構(gòu)上的幾何三角關(guān)系，就可以計(jì)算出物體距離。
但是對(duì)于植保無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，使用其他的避障方式卻不如雷達(dá)波測(cè)距的避障方式優(yōu)秀。就常見(jiàn)的視覺(jué)避障來(lái)說(shuō)，實(shí)際作業(yè)時(shí)，農(nóng)田環(huán)境常常有飛揚(yáng)的塵土、機(jī)身有飛灑的藥液，它們遮擋住視覺(jué)系統(tǒng)后，會(huì)嚴(yán)重影響視覺(jué)避障系統(tǒng)的功能，導(dǎo)致意外發(fā)生。因此，視覺(jué)避障并不太適應(yīng)農(nóng)田環(huán)境，雷達(dá)波卻是可以完美應(yīng)對(duì)，屬于目前較好的選擇。
適應(yīng)農(nóng)田的避障精度要求
植保無(wú)人機(jī)在農(nóng)田作業(yè)飛行的時(shí)候通常離地高度只有1-5米，這意味著它們將面臨更多的障礙物。例如農(nóng)田中間長(zhǎng)出的小樹(shù)，田地中架設(shè)的電線桿和電線，還有電線桿斜拉線。由于斜拉線通常只有2-3厘米直徑，距離稍微遠(yuǎn)一點(diǎn)肉眼就難以發(fā)現(xiàn)，對(duì)植保無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)它是特別的危險(xiǎn)，所以植保無(wú)人機(jī)對(duì)避障系統(tǒng)的性能要求非常高，有些避障系統(tǒng)精度較低的卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足植保機(jī)避障要求。
探討避障方法
現(xiàn)在我們來(lái)談?wù)劚苷戏椒?，探測(cè)到障礙物以后，有三種常見(jiàn)的避障處理方法：原地暫停待命、規(guī)劃行進(jìn)路線繞障和自主繞障。
原地暫停待命是最基本的處理方式，比較簡(jiǎn)單安全，而遇到大障礙時(shí)也必須這么做。規(guī)劃繞障需要在作業(yè)前探勘好障礙物，在飛行航線中設(shè)置好避障路線。規(guī)劃避障適用于小障礙，這種方法經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單而且可靠性高，需要人參與日?？睖y(cè)。自主繞障則需要機(jī)器有規(guī)避算法，在機(jī)器上重新生成路線，但是重新生成后還要面臨新的問(wèn)題，比如該繞多遠(yuǎn)、遇到新的障礙往哪里避讓等等問(wèn)題。
冗余的避障動(dòng)作影響效率
航線飛行中自動(dòng)規(guī)避障礙的動(dòng)作時(shí)，植保機(jī)所做的冗余動(dòng)作都將成為電池續(xù)航的負(fù)擔(dān)，若途中遇到兩個(gè)障礙，所剩電量無(wú)法完成返航了。所以自主避障功能還有諸多問(wèn)題待完善，并沒(méi)有實(shí)際普及應(yīng)用。
未來(lái)，植保無(wú)人機(jī)的避障系統(tǒng)可以全方位無(wú)死角的探測(cè)周邊障礙，能高效精準(zhǔn)的識(shí)別各類(lèi)障礙，為我們的植保無(wú)人機(jī)保駕護(hù)航。同時(shí)避障系統(tǒng)還能高度集成、模塊化、防護(hù)等級(jí)高、易于維護(hù)才能更好的適應(yīng)農(nóng)田。
在植保無(wú)人機(jī)越來(lái)越熱的時(shí)代，植保機(jī)避障還需要更智能，更強(qiáng)勁的性能和大量的實(shí)踐才能甄選出更優(yōu)秀的植保無(wú)人機(jī)避障系統(tǒng)。
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