摘要:農業(yè)四足機器人作業(yè)環(huán)境復雜,導致其在田間行走時易摔倒,影響機器人作業(yè)效率,準確預測機身摔倒狀態(tài)對機器人行走穩(wěn)定性具有重要意義,。提出一種基于本體傳感器信號處理的機器人摔倒臨界狀態(tài)預測方法,。首先,采集四足機器人在玉米田間行走摔倒和Gazebo軟件模擬機器人田間行走過程摔倒狀態(tài)的慣性測量傳感器信號,對機器人正常行走、摔倒臨界穩(wěn)定狀態(tài)2個階段及完全摔倒的4種工況信號進行分類,生成不同機身狀態(tài)的信號數據集,。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,提出基于改進種群優(yōu)化變分模態(tài)分解(Improved population optimization variational modede composition,IPOVMD)的信號處理方法;采用IPO算法對廣義回歸神經網絡(General regression neuralnetwork,GRNN)的參數進行優(yōu)化,提出基于改進種群優(yōu)化廣義回歸神經網絡(Improved population optimization general regression neural network, IPOGRNN)模型,。最后,基于上述信號處理方法,建立基于IPOVMDGRNN模型的田間作業(yè)機器人摔倒預測方法,采用機器人實際田間行走橫滾角、俯仰角作為模型測試數據,驗證田間作業(yè)機器人摔倒預測模型性能,。試驗結果表明:提出的IPOVMDGRNN模型輸出總誤差為0.1467,、平均相對誤差為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,平均預測成功響應時間縮短127.75、91.5,、39.5ms,。該算法能提供機器人在田間行走時的機器人摔倒臨界狀態(tài)預測能力,可為提高四足機器人自主作業(yè)的田間通過性提供技術支撐。