摘要:農(nóng)業(yè)四足機(jī)器人作業(yè)環(huán)境復(fù)雜,導(dǎo)致其在田間行走時(shí)易摔倒,影響機(jī)器人作業(yè)效率,準(zhǔn)確預(yù)測(cè)機(jī)身摔倒?fàn)顟B(tài)對(duì)機(jī)器人行走穩(wěn)定性具有重要意義。提出一種基于本體傳感器信號(hào)處理的機(jī)器人摔倒臨界狀態(tài)預(yù)測(cè)方法,。首先,采集四足機(jī)器人在玉米田間行走摔倒和Gazebo軟件模擬機(jī)器人田間行走過(guò)程摔倒?fàn)顟B(tài)的慣性測(cè)量傳感器信號(hào),對(duì)機(jī)器人正常行走,、摔倒臨界穩(wěn)定狀態(tài)2個(gè)階段及完全摔倒的4種工況信號(hào)進(jìn)行分類,生成不同機(jī)身狀態(tài)的信號(hào)數(shù)據(jù)集。其次,采用種群優(yōu)化算法(Improved population optimization,IPO)優(yōu)化變分模態(tài)分解(Variational modede composition,VMD)參數(shù),提出基于改進(jìn)種群優(yōu)化變分模態(tài)分解(Improved population optimization variational modede composition,IPOVMD)的信號(hào)處理方法;采用IPO算法對(duì)廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(General regression neuralnetwork,GRNN)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,提出基于改進(jìn)種群優(yōu)化廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Improved population optimization general regression neural network, IPOGRNN)模型,。最后,基于上述信號(hào)處理方法,建立基于IPOVMDGRNN模型的田間作業(yè)機(jī)器人摔倒預(yù)測(cè)方法,采用機(jī)器人實(shí)際田間行走橫滾角,、俯仰角作為模型測(cè)試數(shù)據(jù),驗(yàn)證田間作業(yè)機(jī)器人摔倒預(yù)測(cè)模型性能。試驗(yàn)結(jié)果表明:提出的IPOVMDGRNN模型輸出總誤差為0.1467,、平均相對(duì)誤差為0.0065,、均方誤差為0.0003,提取的特征有良好代表性;相比VMDBPNN、VMDGRNN,、PSOVMDGRNN模型,平均預(yù)測(cè)成功響應(yīng)時(shí)間縮短127.75,、91.5、39.5ms,。該算法能提供機(jī)器人在田間行走時(shí)的機(jī)器人摔倒臨界狀態(tài)預(yù)測(cè)能力,可為提高四足機(jī)器人自主作業(yè)的田間通過(guò)性提供技術(shù)支撐,。