用于连续采收桌面种植草莓的快速路径规划方法
机器人学
2025-01-10 v1
摘要
连续采收和储存多个水果的单一操作允许机器人显著减少重复往返运动所需的距离。传统的碰撞自由路径规划算法，如快速探索随机树 RRT 和 A* 算法，往往无法满足高效连续水果采收的需求，due to 其搜索效率低且生成大量冗余点。本文提出了一种名为交互式局部最小值搜索算法 ILMSA 的快速路径规划方法，专为桌面种植草莓的连续采收设计。该算法采用交互式节点扩展策略，基于局部最小值点迭代扩展和细化碰撞自由路径段。为实现算法在三维空间中的功能，将三维环境投射到多个二维平面上，在每个平面上生成最优路径，然后选择最佳路径，最后整合并平滑三维路径段。仿真结果表明，ILMSA 在连续水果采收中性能优于现有方法，相较于 3D-RRT 缩短路径长度 21.5%，规划时间缩短 97.1%；在二维环境中，ILMSA 的路径长度比 A* 短 16.2%，比 RRT 短 23.4%，比 RRT-Connect 短 20.9%，且速度快于 96% 以上，生成的结点数显著更少。现场测试确认 ILMSA 适用于复杂的农业任务，其综合规划与执行时间以及平均路径长度分别约为 LPS 方法的 58% 和 69%。
引用
@article{arxiv.2501.05004,
title = {A Fast Path-Planning Method for Continuous Harvesting of Table-Top Grown Strawberries},
author = {Zhonghua Miao and Yang Chen and Lichao Yang and Shimin Hu and Ya Xiong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.05004},
year = {2025}
}
备注
Accepted by IEEE Transactions on AgriFood Electronics