农业机械学报

作者：迟瑞娟，付国辉，马悦琦，班超，苏童，陈嘉翊，李知旻

单位：中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,

关键词：精准转场;轨迹规划;最优控制;Hybrid A*;非线性规划;轨迹跟踪

基金：国家自然科学基金项目（52172396）

狭窄机耕道环境下，农机进田转场轨迹规划影响农机行驶轨迹平滑性和进田作业质量和效率。针对目前农机路径规划在狭窄空间转弯处的轨迹曲率较大、不够平滑和速度规划不够精准，不利于取得较好跟踪效果等问题，本文提出一种基于Hybrid A*与最优控制的农机精准进田转场轨迹规划方法。获取先验转场的栅格地图、起始位姿和目标位姿，采用Hybrid A*算法获取满足农机运动学约束的最优或者较优转场路径;对路径节点配置时间信息，并通过数据预处理得到非线性问题求解所需初始解;采用最优控制问题的方法，在农机运动学约束、两点边值约束、动力学约束和避障约束等多约束条件下，建立缩短转场时间、提高农机操纵性和提升轨迹平滑性多优化目标代价函数;将最优控制问题转换为非线性规划（NLP）问题，且采用非线性求解器求解，得到农机进田转场轨迹和速度序列。并以洋马VP6E型插秧机作为实验平台，在农机车头背向进田通道和车头朝向进田通道2种场景中进行仿真与实车实验。实验结果表明，轨迹平均曲率为0.2312~0.2517m-1，轨迹平滑性较好，符合车辆运动学特性;在轨迹跟踪实车实验中，平均绝对横向偏差为1.56~2.59cm，平均绝对航向角偏差为0.97°~1.54°，最大绝对速度偏差为0.058~0.102m/s，平均绝对速度为0.454~0.528m/s，因此，插秧机有效跟踪本文轨迹规划方法生成的轨迹，实现了插秧机在狭窄机耕道上精准、快速地进田转场。

来源：2025年第10期

《农业机械学报》期刊编辑部

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