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基于改进型Bug算法的林间移动平台避障方法研究

2021-08-09蔡存成姚立健曾松伟柴善鹏王露露

西北农林科技大学学报(自然科学版) 2021年7期

蔡存成,姚立健,曾松伟,柴善鹏,王露露

(浙江农林大学 a工程学院,b信息工程学院,浙江 杭州 311300)

林产品与生产物资的运输是林业生产的重要环节,目前传统机械化运输常采用轨道[1-2]、索道[3]和运输车[4]等方式,为适应高效作业的需求,自动化[5]、智能化[6]运输设备越来越受到研究人员的重视,自动导航技术对提高林间生产运输的效率和安全性具有重要意义[7]。由于林木生长位置无序,在制定导航路径时无法提前避开,因此避障成为解决林间自动导航问题的关键。

根据避障路径的规划方式,可将常用避障算法分为全局路径规划和局部路径规划[8]。全局路径规划算法中,机器人根据环境先验信息自主规划全部路径,但林间环境存在不确定性,无法提前获取准确的障碍物信息;局部路径规划算法有人工势场法[9]、启发式算法[10]和应激式算法[11-12]等,其中前2种算法分别存在局部最优解和计算死循环等问题,故路径规划容易失败。在应激式算法中,Lumelsky等[13]提出的爬虫(Bug)算法适用于未知环境,计算少且避障时效高,因而获得了较多关注;黄培奎等[14]提出了圆弧Bug算法和折线Bug算法,并分别进行半实物仿真试验验证了2种Bug算法的可行性;彭艳等[15]基于多爬虫(Multi-Bug)机制寻求避障路径,利用格栅法进行环境建模,并与多种算法做仿真试验对比,得出Bug算法路径更短、效率更高等结论;康亮等[16]将Bug算法与滚动窗口算法相结合,利用三次螺旋线对避障路径进行光滑化处理,得到机器人易于追踪的路径。……

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