基于改进ACO-DWA算法的轮式植保机器人避障路径研究

作     者：牛晶 申传艳 张利鹏 李奇军 刘世锋 Niu Jing;Shen Chuanyan;Zhang Lipeng;Li Qijun;Liu Shifeng

作者机构：天水师范学院机电与汽车工程学院天水741001 燕山大学车辆与能源学院秦皇岛066004 

出 版 物：《电子测量与仪器学报》 (Journal of Electronic Measurement and Instrumentation)

年 卷 期：2024年第38卷第5期

页      面：188-200页

核心收录：

学科分类：081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：甘肃省高校教师创新基金(2023A-114) 天水师范学院校级产业支撑项目(CYZ2023-05) 天水师范学院校级创新创业引导项目(CXCYJG-JGXM202304JD)资助 

主　　题：轮式植保机器人 改进ACO-DWA算法 路径规划 通行成本 能耗成本 

摘      要：山地非标准果园内大型植保机械通行性差,小型轮式植保机器人有广阔的应用前景。为解决因果园枝叶郁闭所造成的视觉信息误判,作业地形复杂所造成的机器人避障不及时等问题,提出了一种基于改进ACO-DWA算法的轮式植保机器人路径规划算法。首先通过激光雷达获取果园环境信息,应用体素化网格法精简点云密度,利用栅格法分割地面点云,采用K-means算法提取机器人行间通行区域;再结合植保机器人的运动学模型及作业规范约束,采用基于模型预测算法(SBMPO)生成一系列待选轨迹集合;然后采用改进的ACO-DWA算法,将机器人的通行成本融入搜索节点的目标函数,根据环境地图在线进行路径规划;最后,利用MATLAB R2021仿真平台和机器人ROS操作系统分别进行了仿真验证和实景布置试验。试验结果表明,该方法可以明显改善机器人在果园复杂场景下的通行能力,算法路径规划效果和运行效率明显提高。