农业机械学报

作者：张万枝，赵威，李玉华，赵乐俊，侯加林，朱倩

单位：山东农业大学,山东农业大学,山东农业大学,山东农业大学,山东农业大学,山东农业大学,

关键词：农业机器人;改进A*算法;路径规划;LM-BZS算法

基金：山东省重点研发计划（重大科技创新工程）项目（2022CXGC020703）、山东省薯类产业技术体系农业机械岗位专家项目（SDAIT-16-10）和山东省重点研发计划（乡村振兴科技创新提振行动计划）项目(2022TZXD006)

针对目前农业机器人在全局路径规划过程中存在规划效率低、规划路径折线段多、折线角度大、作业不稳定等问题，以果园履带机器人为运动学模型，提出一种基于改进A*算法+低阶多段贝塞尔曲线拼接（Low-order multi-segment Bezier curve splicing，LM-BZS）算法的路径规划方法。首先，根据先验地图获取果园环境信息，将果树和障碍物视作不可通行区域，并结合机器人本体尺寸，对不可通行区域进行膨胀拟合处理；然后，利用改进A*算法搜索路径，对初步生成路径进行树行节点调整；最后，采用LM-BZS算法对调整后的路径点进行优化处理，生成符合果园履带机器人作业要求的行驶路径。仿真试验结果表明，相较于传统A*算法，本文所提出的改进算法在无障碍和有障碍环境中，路径规划时间分别减少76.75%、86.40%，节点评估数量分别减少36.68%、39.37%；经LM-BZS算法优化所得路径在无障碍环境中，相较于传统A*算法和高阶贝塞尔算法，平均曲率分别降低45.81%、18.94%；在有障碍环境中平均曲率分别降低56.98%、27.81%。场地试验结果表明，果园履带机器人在对本文算法生成路径进行跟踪行驶时，在无障碍和有障碍环境中，最大横向误差分别为0.428、0.491m，平均横向误差分别为0.232、0.276m，平均航向偏差分别为11.06°、13.76°，符合果园履带机器人自主行驶条件。

来源：2024年第8期

《农业机械学报》期刊编辑部

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