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针对以往二维平面条件下确定天然气管道最优路径难以符合真实环境的情况,利用GIS软件Global Mapper提取高分辨率离散化三维地形数据,建立DEM数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)。基于DEM模型,以天然气管道长度最短为评价指标,管道弹性敷设曲率半径为约束条件,建立地形起伏地区管道路径寻优模型,采用改进的Dijkstra算法(A~*算法),应用启发式搜索方式,求解两点间最优的曲面路径。通过实际地形模拟分析表明,基于Global Mapper建立DEM数字高程模型工作量小、精度高,能够有效模拟地形的真实情况;A~*算法具有良好的全局收敛性和计算鲁棒性,适用于管道路径寻优模型的求解,能够有效缩短管道总长度,降低路径的起伏程度。 相似文献
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基于机器视觉的丘陵山区田间道路虚拟中线提取方法 总被引：3，自引：1，他引：3
田间道路识别是农业机械在田间道路上自动行驶的基础.针对丘陵山区田间道路复杂多变、无车道线和无明显边界等特点,提出一种基于机器视觉的道路虚拟中线提取算法.首先将道路RGB图像转换到HSI空间,选择与图像彩色信息无关的I分量;然后利用二维Otsu阈值分割法提取道路区域特征,去噪处理后选取目标区域分块求取质心点,对求取的质心点进行基于曲率变化的拟合,得到田间道路的虚拟中线.试验结果表明,在光照、水渍等不利因素影响较小的情况下,该算法拟合确定的道路中线与实际的道路中线相差最大不超过5%,准确性较高,能够有效实现丘陵山区田间道路的识别和虚拟中线的提取. 相似文献
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《沈阳农业大学学报》2020,(2)
目前无人机已经在农业领域逐步应用,在精量播种、农药喷洒、植被检测等不同类型的农业航空作业中有着广泛的应用,采用无人机进行农药喷洒已经成为农业植保过程中的一项重要任务。多喷洒点遍历及障碍物避障的航迹规划问题,影响着无人机喷洒作业的效率。如何规划无人机喷洒作业点的顺序及低空作业避障问题在农田喷洒任务中受到了广泛的关注。使用传统灰狼优化算法求解能力强,但这易陷入局部最优解。针对此问题提出了一种改进的灰狼优化算法(IGWO)与A~*算法相结合的无人机农田喷洒航迹规划算法。IGWO算法引入了K-Means算法进行种群初始化以加强种群多样性,引入了非线性收敛因子以平衡算法的全局搜索与局部开发能力,引入了粒子群优化算法个体优越性进行位置更新以避免算法陷入局部最优,从而使得IGWO算法具有更强的模型求解能力。运用IGWO算法无障碍物的求解遍历多喷洒点的最优航迹路径,随后在障碍物阻挡的航迹路径段运用A~*算法避障规划以修正段内航迹。试验仿真结果表明:IGWO算法与GWO算法在随机生成的5个喷洒任务点的遍历航迹规划长度相同,而在随机生成的30个喷洒点遍历航迹规划中IGWO算法是GWO算法寻找最优解所需迭代次数的1/3,且规划路径缩短4.17%,说明IGWO算法对大任务量喷洒任务点更具有优越性,收敛速度更快,模型求解能力更强,规划航迹效率更高,同时验证了基于IGWO-A~*算法的无人机农田喷洒航迹规划的真实有效性。该研究为农业植保提供了一定的理论基础,为无人机自主作业解决了前提条件。 相似文献
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基于记忆模拟退火和A*算法的农业机器人
遍历路径规划 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】解决农业机器人大田作业时遍历路径规划的问题。【方法】提出一种记忆模拟退火与A*算法相结合的遍历算法。首先通过记忆模拟退火算法搜索出任务最优目标点行走顺序,然后使用A*算法进行跨区域衔接路径规划。【结果】仿真试验结果表明,该算法规划的遍历路径曼哈顿距离比传统模拟退火算法减少了9.4%,遍历路径覆盖率能达到100%,重复率控制为4.2%。【结论】记忆模拟退火通过为传统模拟退火算法增加记忆器,增强了跳出局部最优陷阱的能力,提高了算法所得解的质量。该研究结果可为农业机器人遍历路径规划提供理论基础。 相似文献
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紫色土丘陵区田间道基础及工程处理 总被引：1，自引：1，他引：0
紫色土丘陵山区地形起伏不平,不同的地形部位形成不同的土地利用类型,具有不同路基基础.本文针对紫色土丘陵山区冲田(冬水田)、塝田(水旱轮作田)和旱地路基基础,进行田间道路基分析及路基处理研究.冲田粘粒含量最大,达到41.35%;塝田次之,含量为22.25%;旱地最小,含量只有11.23%.冲田的塑性指数最大,达到21.47;塝田次之,为16.98;旱地最小,只有8.11.田间道过冲田段主要为填方路段,淤泥较多,力学性质差,路基处理时先挖除1m厚的淤泥,然后换填取自旱地的路基土,并分层碾压,压实度大于90%,道路两侧设计条石挡土墙;塝田段先换填0.5m厚的淤泥,同时增高路基以保证道路连续,然后碾压;旱地段只需清除表层腐殖土后铺设路面材料,不做特殊处理. 相似文献
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实现农用搬运车在田间道路上无人驾驶能显著降低劳动强度、提高工作效率,但田间道路曲率变化大、起伏不平等特点使搬运车的自动行驶不易控制。提出一种分段PID控制[比例(proportion)-积分(integral)-微分(derivative)控制器,简称PID控制]并预瞄前方路径的自动循迹行驶控制策略,根据自动循迹行驶状况自适应地调节PID参数,同时预瞄前方路径的曲率修正PID控制系统使搬运车对弯曲的道路提前做出相应的转向动作以提高自动循迹行驶转向的平稳性。Simulink仿真分析结果表明,本控制策略有很好的控制效果,不管是直线道路还是曲线道路,控制系统都可以对偏差作出迅速、平稳的响应,且系统稳定后偏差很小。试验结果表明,搬运车以2 m/s的速度行驶时,直线道路自动循迹行驶最大偏差为5.7 cm,平均偏差为2.3 cm;曲线道路自动循迹行驶最大偏差为25.3 cm,平均偏差为15.1 cm,满足搬运车在田间道路上自动循迹行驶的控制要求。 相似文献
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针对智能化仓库复杂的物流环境,对AGV运作要求越来愈高,本文给出考虑任务优先级的多AGV系统路径规划算法,并基于仓库复杂环境下AGV作业方式提出动态避障策略.以二维空间建立多AGV运作拓扑地图,采用改进A*算法求解单AGV最优路径,并应用Logistic函数描述多AGV系统路径使用频次的负载因子,减少多AGV系统阻塞路... 相似文献
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丘陵山区小型多功能底盘液压系统的设计 总被引：1，自引：0，他引：1
针对中国西南丘陵山区地形及套作种植的特点,设计了小型多功能底盘液压系统,并通过理论计算完成液压元件的选型。设计的全液压传动系统,能缩小机器的外形尺寸,减轻机器的重量,实现机器的无极变速和原地转向,有效解决套作地头小空间转向问题。液压动力测试的爬坡试验结果表明,该多功能底盘液压系统的样机能平稳通过小于25°的斜坡,可以满足农业机械在西南丘陵山区行走作业的基本要求。 相似文献
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针对标准遗传算法解决机器人处于障碍环境下寻找最优路径局部寻优精度较差、规划效率低的问题,提出一种改进遗传算法的机器人路径规划方法。该算法采用一维编码表示路径, 构造了路径最优化的目标函数和适应度函数,利用多个种群拓宽搜索空间,提高了规划效率,采用保优选择策略,避免陷入局部最优。仿真结果表明,改进遗传算法比标准遗传算法路径规划质量高,能够获得平滑的低代价路径,稳定性好,是机器人路径规划的一种较好的方法,且具有一定的推广意义。 相似文献
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永嘉县是一个农业大县,山区丘陵面积较大,地块小,起伏不平,自然条件差,农作物品种多,生产规模小,严重制约着农机化发展。该文针对永嘉县山区农业机械的使用率、普及率低,农业机械效力还没有真正发挥出来的问题,提出了加快永嘉县山区农业机械化发展的对策。 相似文献
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针对多功能农用机器人路径规划问题,提出禁忌搜索算法(TSA)、模拟退火算法(SAA)、遗传算法(GA)、蚁群算法(ACO)等4种路径搜索方法。为测试算法实际效果,以4种不同规格环境模型为研究背景,以距离最短、程序耗时最少、收敛代数最小为评价指标,运用Matlab软件对算法规划路径过程进行仿真测试。结果表明,4种算法均能为农用机器人规划出距离最短的优化路径;在作物种植区节点规模较小环境下,与其他3种算法相比,蚁群算法具有较强的全局搜索能力,且不易陷入局部最优;在作物种植区节点规模较大环境下,遗传算法全局搜索能力优于其他算法,可通过增大种群数量和增加收敛代数获取最优路径。 相似文献
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为解决动态环境中足球机器人的路径规划问题,采用栅格法对机器人工作空间进行划分,用序号标识栅格,并以此序号作为机器人路径规划参数编码,建立了以路径最短、避障为优化目标的遗传算法个体评价函数．采用轮盘赌选择、重合点交叉、多种变异结合等方法完成了遗传操作．针对遗传算法易陷入局部最优的不足,在标准遗传算法基础上加入了复原操作和重构操作,使改进后的遗传算法收敛于全局最优．仿真结果表明：该算法能够成功地在动态环境里规划出一条近似最优的路径,算法是有效的． 相似文献
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改进缩张算法求解较复杂非线性规划问题 总被引：1，自引：0，他引：1
将缩张算法加以改进 ,较大程度地减少目标函数的访问次数 ,既可运用到规模和难度较大的约束非线性规划问题 ,也可运用到整数及混合规划问题。通过对 2个实例的数值分析 ,结果表明 :改进的缩张算法可实现实际问题的全局最优解 ,比其他优化算法在实现目标函数全局最优解上更加简便有效。 相似文献
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《江苏农业科学》2018,(23)
果蔬采摘机器人如何在复杂多变作业环境中,特别是多丘等特殊地理面貌中,能够快速选择最佳路径实现安全避障完成作业任务,就涉及到果蔬采摘机器人路径规划问题。针对基本蚁群算法(Traditional Ant Colony Algorithm,TACO)搜索效率低、易陷入局部最优及易出现早熟收敛等缺陷,提出一种基于改进蚁群算法(Improved Ant Colony Algorithm,IACO)的果蔬采摘机器人路径规划方法。首先,采用栅格法建立4种不同规格环境模型;其次,为缩减路径搜索初期时间消耗、加快搜索速度和扩大全局寻优能力,综合考虑搜索路径上当前节点、下一节点和目标节点间的几何关系,设计新的启发函数因子,并在此基础上对状态转移规则进行改进;为保留每次循环最优路径的信息优势,增加路径选择多样性和改善算法收敛性能,通过引入精英策略和信息素局部与全局相结合的更新策略对信息素更新规则进行改进。最后,通过与其他算法仿真试验结果比对分析,证实改进算法在解决复杂特殊地理环境下果蔬采摘机器人最优避障路径规划具有有效性和优越性。 相似文献
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基于UWB定位的农业机械辅助导航系统设计与试验 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】低成本实现南方中小型田块中农业机械田间精确定位,降低农机操作人员劳动强度、提高农机作业效率。【方法】采用超宽带(Ultra wide band,UWB)技术对作业机械进行实时定位,通过位置解算算法,得到定位标签的三维精确位置坐标;利用位置校正算法,修正作业机械车身倾斜引起的田间定位误差;设计基于AB线的路径规划算法,实时规划作业路径并计算作业偏差;通过可视化人机交互界面为农机操作人员提供实时辅助驾驶信息。【结果】水田环境中,分别以0.5、1.0和1.5 m/s的速度沿规划路径行驶时,系统平均横向定位偏差均小于7 cm;当行驶速度大于1.0 m/s时,利用位置校正算法平均横向定位偏差降低了52.79%,标准差降低了49.82%,最大横向定位偏差降低了50.04%。搭载辅助导航系统进行田间插秧试验,各行作业轨迹与自身行拟合直线的平均横向偏差为5.90 cm,标准差为3.64 cm;各行作业轨迹与其规划直线路径的平均横向偏差为6.98 cm,标准差为4.95 cm。【结论】辅助导航系统具有较高的定位精度和良好的稳定性,成本低且通用性强,能够满足南方中小型田块中农业机械田间作业要求。研... 相似文献
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《山东农业大学学报(自然科学版)》2017,(2)
针对汽车零部件车辆配送路径规划问题,提出一种基于IPSO的多目标车辆路径规划算法。以平均行驶成本、等待时间成本和惩罚时间成本为目标函数,建立多目标车辆路径规划模型。研究结果表明,选择搜索成功率、平均行驶成本和搜索时间为评价指标,IPSO算法在搜索成功率和搜索时间以及平均行驶成本方面,均优于GA和PSO算法,同时避免局部最优,对降低配送成本和提升企业竞争力具有重要意义。 相似文献
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针对具有非线性特征的智能拖拉机运动控制问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的横向轨迹实时跟踪控制策略.从非线性运动模型线性化和离散化入手,建立以前轮转角增量和纵向速度增量为状态量的目标函数;设计系统控制量极限约束和控制增量约束,并将MPC最优求解问题转化为二次规划问题,目标函数采用有松弛因子和无松弛因子2种形式.基于Matlab/Simulink平台设计MPC控制器,进行了2种目标函数的固定坐标系下的给定轨迹跟踪试验.结果表明:2种控制算法均可以快速跟踪期望路径,目标函数具有松弛因子的MPC控制器的拖拉机跟踪效果和平稳性更好,前轮转角始终被限定在约束范围内. 相似文献
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基于云模型的农业移动机器人人机合作路径规划 总被引：1，自引：1，他引：0
【目的】实现农业移动机器人在复杂动态的农业环境中实时准确地无碰撞行驶。【方法】基于云模型的不确定性在线推理方法,提出一种基于云模型的动态引导A*(CDGA*)算法进行人机合作路径规划,将人的专业知识和喜好等引入DGA*优化中,实现机器人更快速的路径规划。利用Matlab软件对CDGA*算法与DGA*算法进行仿真对比分析。【结果】静态路径规划中,DGA*算法与CDGA*算法的close的点数分别为158和96,人员规划时间分别为8.8和4.0 s,规划总时间分别为15.6和8.9 s;动态路径规划中,DGA*算法与CDGA*算法的人员规划时间分别为12.5和5.8 s,规划总时间分别为23.3和14.6 s。【结论】提出的CDGA*算法能够大大减少产生的节点数,缩短规划时间,提高搜索效率。 相似文献