Trajectory planning for robotic maintenance of pasture based on approximation algorithms

چکیده

کلمات کلیدی

1.مقدمه

2. مواد و روش‌ها

1.2 مجموعۀ داده‌ها  و ربات چراگاهی

2.2 روش‌ها

2.2.1 پیش‌شرط‌ها

تصویر 1 – (a) تصویر چراگاه آزمایشی - Google Earth ⓒ Digital Globe 2017, 46.336788N, 3.430409E، (b) مجموعه داده‌های ترکیب‌شده شامل مناطق دارای علف‌های هرز، بدون گیاه، دارای مدفوع گاوی، (c) جزئیات مناطق دارای علف هرز، شماره‌گذاری‌شده از 1 تا 7، (d) جزئیات مناطق فاقد گیاه، (e) جزئیات مناطق دارای مدفوع گاوی 

تصویر 2 – ربات چراگاهی. فاصلۀ محوری: 1.56 متر، وزن: 780 کیلوگرم، حداکثر شیب 30 درجه، موتور: 3 سیلندر دیزلی، قدرت، 24 کیلوات یا 33 اسب بخار، حداکثر زاویه هدایت چرخ‌های جلو: 30 درجه، حداکثر زاویه نوسان چرخ‌های جلو: 30° S-1، عرض کاری: 1.2 متر

2.2.2 پوش‌های محدب و غیرمحدب

2.2.3 الگوریتم فرگشتی

تصویر 3 – الگوریتم ژنتیکی 

2.2.4 تولید مسیر

تصویر 4 – با توجه به پوش محدب حاوی نقاط علاقه (ͦ)می‌توان جهت هدایت، مرزهای پلکانی‌شکل و نقاط مکث را تعیین کرد. 

تصویر 5 – (a) روش ساخت مسیرهای پیوندی c شکل و s شکل. S موقعیت کنونی ربات، E نقطۀ مکث بعدی و M نقطۀ ملاقات در میانۀ راه است. (b) مثال یک مسیر پیوندی c شکل میان دو نقطۀ مکث.

3. نتایج

تصویر 6 – تعیین پوش‌های غیرمحدب (- -) و محدب (̶) برای مناطق دارای علف هرز (a تا g) مطابق با مناطق شماره‌گذاری‌شده از 1 تا 7 در تصویر 1c، و برای مناطق بدون پوشش (h). مراکز ثقل به ترتیب برای پوش‌های غیر محدب و محدب به صورت (+) و (✧) است.

3.1 پوش‌های محدب و غیرمحدب

تصویر 7 - نقاط مکث و مسیرهای هدایت مدنظر محاسبه‌شده برای مجموعۀ داده، مربوط به مناطق دارای علف هرز

تصویر 8 – مسیرهای برنامه‌ریزی‌شده برای ربات چراگاهی جهت مناطق دارای علف هرز. (a) تمام راه. (b) بزرگنمایی مسیر پوشش نخستین منطقۀ پردازش‌شده

جدول 1 – آزمایش الگوریتم فرگشتی با 10 نقطه. الگوریتم با 100 راه آغازی تنظیم و به دفعات متعدد راه‌اندازی شده است. در هر مرتبه، الگوریتم به سرعت (6 تا 22 تکرار) به راه حلی یکسان منتهی می‌شود (مسیر 262.601 متر)

3.2 برنامه‌ریزی مسیر

تصویر 9 – مسیرهای برنامه‌ریزی‌شده برای ربات چراگاهی برای مناطق بدون گیاه (a) و دارای مدفوع گاوی (b)

3.3 الگوریتم فرگشتی

جدول 2 – آزمایش الگوریتم فرگشتی با 20 نقطه. شروع الگوریتم با 100 مسیر در برخی موارد تقریب خوبی به دست نمی‌دهد (مسیر 391.216 متر)

جدول 3 – آزمایش الگوریتم فرگشتی با 50 نقطه. شروع الگوریتم با 100 مسیر، تقریب‌های به‌دست آمده پراکنده هستند و مسیرهای طولانی به دست می‌دهند (کوچکترین مسیر 565.781 متر طول دارد).

4. نتیجه‌گیری و پیشنهادات آتی