作品展示

传统的人工放牧效率低下，消耗牧民的时间和精力，为了防止羊群走丢，需要每隔一小时检查一次。当羊群数量较多时，需要多个人并辅以牧羊犬协力完成牧羊工作。在山地环境下，地势不平难以行走甚至存在安全隐患。四川省南江县曾属于国家重点贫困县之一，主要靠饲养南江黄羊脱贫致富，目前还是采取人工放牧模式，羊的品质与产量难以保证，同时效率低下，成本极高。随着南江的人口老龄化和青壮年劳动力流失，人工放牧存在的问题愈加明显。为解决上述问题，本团队对植被信息进行遥感监测，对羊群行为信息进行生物动力学分析，提供生态可持续发展的放牧策略，设计了适用于四川省南江县的空地协同无人放牧系统，期望应用于未来的畜牧业。

自主规划全局最优放牧路径，实现草场的生态平衡。采用符合羊群生物学的放牧策略，符合自然规律。感知算法采用多层次、轻量化的神经网络架构。控制算法采用时变三角形编队合围控制，实现最优放牧路径引导。移动平台由轮腿式结构与接触式充电平台构成，实现稳定安全的无人机停靠与充电。

本团队的空地协同无人放牧系统主要包括无人机集群和全地形移动充电平台。无人机集群采用五个无人机协同编队放牧，适应于不同规模牧群的放牧场景。基于吸引力和排斥力的时变三角形编队放牧策略符合羊的生物学特性，并使牧群更加舒适。无人机集群中的主机通过定位牧群中心与领头羊位置、预测羊从两侧窜出的趋势、识别掉队个体。主机能自主决策并对其他从机进行任务分配，通过通信协议将分布式控制指令下达到从机。全地形移动充电平台的结构由轮腿式底盘与充电平台构成。平台可以利用轮腿式结构爬坡、通过坑洼区域，适用于山地草原场景。并且采用非线性模型预测控制算法时刻保持充电平台水平，便于无人机的起降与停靠。

农业发展越来越智能化、现代化，遥感无人机和植保无人机在农业产业化的应用趋于成熟。加快转变传统畜牧业养殖方式，引入智慧牧场项目，才能为养殖产业结构优化、农牧民持续增收保驾护航。本团队设计的空地协同无人放牧系统可以提高放牧效率，降低成本，且提高羊的品质与产量。同时本系统可以适用于不同规模的牧群，适合山地草原场景下的未来智慧农业。