小麦精播机器人路径规划研究

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随着精细农业技术和人工智能技术的发展,农业机器人已经开始出现并运用到实际农业生产中,既有效的缓解了农业劳动力不足的问题,又极大地提高了劳动生产效率。为了提高小麦播种精度和实现小麦种植的自动化,围绕山东省科技厅《小麦精播机器人关键技术的开发与应用研究》项目的要求,研究并设计了小麦精播机器人。本文介绍了小麦精播机器人路径规划的研究,分析了几种常用的路径规划算法,结合小麦播种特点和机器人基本要求提出了适合小麦精播机器人的路径规划方法——点到点的路径规划和基于子区域的折返全区域覆盖路径规划。具体工作如下:首先,介绍了精细农业的基本概念、精细农业的应用现状和国内外农业机器人的研究和使用状况。阐述了小麦精播机器人的总体设计方案,主要分为功能需求分析、车体的构成、精密排种器和机器人移动平台几个方面进行了介绍。然后,对机器人各种路径规划算法进行了深入研究,最后选择采用一种启发式优化算法—A*算法来进行点到点的路径寻优工作。为了确定小麦精播机器人的精确地地理位置,论文采用差分DGPS实现小麦精播机器人定位。最后,重点介绍了基于全区域覆盖的小麦精播机器人的路径规划的研究,基于农业小麦播种的区域性和行列性两个特点,要求小麦精播机器人播种时要对工作区域进行全区域覆盖,并且播种的行列等间距且平行。此外,还要求在有障碍物的环境中能有效的躲避障碍物。在此基础上进行了仿真研究,确定了一种基于子区域的折返式全区域覆盖路径规划方法,即把工作环境分为若干子区域,在子区域内采用折返式行走方式播种。
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