基于改进APF-FMT的农业机器人路径规划算法

TP242.6; [目的]解决农业机器人在复杂农业环境下全局路径规划耗时过长、路径最优解求解困难的问题.[方法]提出一种基于改进人工势场法的快速行进树算法(APF-FMT*).首先,在引力势场中引入相对距离,根据与目标点的距离改变引力大小,克服了人工势场法距离目标点过远时引力过大的问题;然后,将FMT*算法与改进人工势场法相结合,采用三阶B样条曲线对路径进行平滑处理;最后,建立 3 个农业工作地图进行仿真试验.[结果]仿真结果表明,与FMT*、RRT*和Informed-RRT*3 种算法对比,在地图Map1 和Map2 中,APF-FMT*都能快速找到良好的解,且随样本数量增加获得的路径解得...

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Published in华南农业大学学报 Vol. 45; no. 3; pp. 408 - 415
Main Authors 张亚莉, 莫振杰, 田昊鑫, 兰玉彬, 王林琳
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心,广东广州 510642%华南农业大学工程学院,广东广州 510642%国家精准农业航空施药技术国际联合研究中心,广东广州 510642%深圳职业技术大学人工智能学院,广东深圳 518055 01.05.2024
华南农业大学工程学院,广东广州 510642
Subjects
FMT algorithm
FMT算法
Artificial potential field method
人工势场法
Path planning
农业机器人
Agricultural robot
路径规划
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ISSN1001-411X
DOI10.7671/j.issn.1001-411X.202305030

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Summary:TP242.6; [目的]解决农业机器人在复杂农业环境下全局路径规划耗时过长、路径最优解求解困难的问题.[方法]提出一种基于改进人工势场法的快速行进树算法(APF-FMT*).首先,在引力势场中引入相对距离,根据与目标点的距离改变引力大小,克服了人工势场法距离目标点过远时引力过大的问题;然后,将FMT*算法与改进人工势场法相结合,采用三阶B样条曲线对路径进行平滑处理;最后,建立 3 个农业工作地图进行仿真试验.[结果]仿真结果表明,与FMT*、RRT*和Informed-RRT*3 种算法对比,在地图Map1 和Map2 中,APF-FMT*都能快速找到良好的解,且随样本数量增加获得的路径解得到改善,搜索时间比其他 3 种算法减少 45%以上;在有狭小通道的Map3 中,APF-FMT*、FMT*搜索时间比RRT*和Informed-RRT*减少 75%以上,并且获得更好的解.[结论]本研究提出的APF-FMT*算法不仅克服了FMT*算法冗余探索问题,还有效地解决了人工势场法目标点不可达的问题,提高了农业机器人路径规划效率和作业安全性.
ISSN:1001-411X
DOI:10.7671/j.issn.1001-411X.202305030