农业机械学报

作者：熊俊涛，陈浩然，姚兆燊，宁起鹏

单位：华南农业大学,华南农业大学,华南农业大学,华南农业大学,

关键词：荔枝;采摘机械臂;路径规划;RRTstar算法;人工势场法

基金：国家自然科学基金项目(32071912)、广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目(2022SDZG03)和广东省大学生科技创新培育专项资金项目(pdjh2023a0075)

为解决非结构环境下，采摘机械臂路径规划时存在的效率低、采摘成功率不高的问题，提出一种结合人工势场法的四向搜索RRTstar算法。首先通过人工势场法对空间进行分割，获取空间分割点xsplit，进行四向搜索;其次结合人工势场法引导随机采样，提高采样节点质量;然后基于节点历史扩展信息，添加信息因子，实现自适应动态步长扩展。最后通过贪婪回溯对生成路径进行优化。通过二维模拟实验、6自由度机械臂下的仿真实验与采摘实验验证提出算法的有效性。二维仿真对比实验表明：相比于RRTstar算法，改进算法路径成本缩短2.01%，时间代价降低98.81%，迭代次数减少92.49%。在机器人操作系统(Robot operating system，ROS)中进行6自由度机械臂下的仿真实验，相比于RRTstar算法，规划时间减少93.17%，路径成本降低36.62%，扩展节点数减少97.00%。最后使用6自由度机械臂进行采摘实验，实验结果表明本文算法有效提升采摘成功率，采摘成功率达85%，并在结合姿态约束方法后，采摘成功率达95%。所提出的路径规划方法在路径规划时间上存在一定优势，采摘实验证明本文算法可提高荔枝采摘成功率。

来源：2024年第10期

《农业机械学报》期刊编辑部

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