面向设施温室物流的超窄双模式无人搬运平台,轮式/轨道式自由切换,前后双激光雷达消除倒车盲区,多源融合定位加AprilTag主动纠偏实现直线横向偏差±30mm,载荷200kg,支持固定点连续转运与低电量自动回充。
一、设施农业物流面临"机器换人"拐点 随着设施农业向规模化、集约化发展,温室内周转箱、育苗盘、肥料与采摘物的搬运仍主要依赖人工,劳动强度大、效率低、用工荒与人力成本攀升问题突出,温室内部物流自动化成为设施农业提质增效的关键短板。 二、温室环境对搬运机器人提出特殊挑战 温室环境无GNSS信号,长通道与重复棚架结构极易导致定位退化;作物行间通道狭窄,对底盘尺寸与通过性要求苛刻;地面湿滑、载荷变化引起轮胎打滑,倒车时车尾盲区与人员、周转箱等临时障碍物带来安全风险。 三、超窄双模式自主搬运平台完成系统集成 团队面向温室高频、重复、载荷变化明显的转运任务,集成前后双激光雷达、深度相机、IMU与轮式里程计,构建"感知—定位—规划—执行—任务"分层体系,研制出轮式/轨道式双模式超窄底盘样机,实现温室内自主定位、路径规划、双向避障、固定点转运与自动回充的完整闭环。
💡 核心思路: 以超窄双模式底盘为载体,轮式与轨道式自由切换以兼容传统大棚和现代连栋温室;前后双RoboSense Helios16激光雷达形成360°周向感知,配合IMU、轮式里程计构建多源融合连续定位,AprilTag视觉地标提供主动纠偏与精确停靠;上层ROS导航栈以A*全局规划与DWA局部避障实现窄通道稳定行驶,任务层以有限状态机组织"装货—转运—卸货—回充"流程,低电量强制回充优先级高于常规任务,将单次导航能力扩展为连续物流作业能力,并预留标准化载荷导轨与二次开发接口。
【√】 实验室阶段 【】 小试阶段 【】 中试阶段 【】 可规模应用
一、温室物资自主转运 目标客户:规模化设施农业园区、蔬菜生产企业。 应用方式:对装货点、卸货点与回充点统一编号,机器人按任务序列自主完成周转箱、育苗盘、肥料农资的定点转运,装货等待、卸货等待与任务循环全自动衔接。 核心价值:载荷200kg、单次工作约4小时、直线横向偏差±30mm,全天候连续作业替代人工搬运,显著降低用工成本与劳动强度。 二、轮轨双模式适配不同设施条件 目标客户:传统日光温室经营主体、现代连栋温室园区。 应用方式:平整地面以轮式自主行走,亦可加装轨道轮沿温室管道或专用地轨运行,同一平台两种模式无缝切换。 核心价值:一套设备覆盖传统大棚与现代连栋温室两类场景,轨道模式实现高重复性定点运输,设施改造成本低。 三、模块化载荷扩展与二次开发 目标客户:农业装备企业、智慧农业系统集成商、科研院所。 应用方式:顶部标准型材导轨可扩展周转箱货架、育苗盘托架或喷药装置等模块,ROS节点化软件与统一接口支持导航算法与作业功能的二次开发。 核心价值:基础搬运平台可升级为采摘跟随、物资转运或复合作业载体,一次投入、持续扩展。
一、设施农业物流自动化市场空间广阔 我国设施农业面积居世界首位,温室生产环节多、物流频次高,物料转运自动化渗透率仍处低位。据行业机构预测,中国农业机器人市场规模已突破数百亿元,预计2030年将逼近500亿元,其中设施园艺场景的物流与作业机器人是增长最快的细分赛道之一。 二、产品定位契合设施园艺升级需求 方案以超窄底盘解决作物行间通行难题,以双模式构型兼容存量温室与新建连栋温室,以多传感器融合保障复杂环境可靠性,兼顾成本与性能,切中当前温室搬运设备"进不去、跑不准、停不住"的三大痛点,具备清晰的差异化定位。 三、推广路径明确 近期依托科研温室与示范园区完成可靠性验证与数据积累;中期联合设施农业装备企业开展小批量试制,以"整机销售+租赁服务"进入规模化园区;远期依托开放接口构建生态,向采摘跟随、植物工厂物流等场景延伸,形成设施农业无人化装备产品族。
多源信息融合连续定位与AprilTag主动纠偏:双激光雷达、IMU与轮式里程计构建连续运动估计,抑制湿滑地面与载荷变化造成的累计漂移;通道关键位与回充点布置AprilTag标签,观测即校正而非被动等待定位退化,直线横向偏差控制在±30mm,兼顾定位平滑性与全局可校正性。
超窄轮轨双模式底盘兼顾通行与载荷:面向狭窄作物行间设计的低位紧密型材框架,平整地面轮式自主行走、温室地轨加装轨道轮运行,同一平台兼容传统大棚与现代连栋温室,整机100kg实现最大200kg标称载荷。
前后双雷达融合保障双向安全:双RoboSense Helios16激光雷达统一转换至机器人坐标系,按前进、倒车、旋转工况选择关注区域,消除顶部载货与倒车工况下的车尾感知盲区,对近距离障碍设置减速、停车与重规划三级响应。
分层路径规划与窄通道运动约束:全局A*与局部DWA双层规划统一由MoveBase管理,结合最大速度、转弯半径与到点容差约束,实现狭窄行间稳定转向、会车避让与精确停靠。
转运任务状态机与低电量强制回充闭环:有限状态机管理装货等待、卸货等待、任务循环与自动回充,电量低于20%时回充获得最高优先级中断常规任务,回充点AprilTag低速精准对接,将单次导航能力扩展为连续物流作业能力。