苹果园内无人割草机多机协同作业路径优化算法

摘要

【目的】提高新型苹果园内多台无人割草机协同作业时的工作效率。【方法】提出一种改进的遗传算法(Improved genetic algorithm, IGA)，为每台割草机分配并优化作业路径。根据实际无人割草机作业情况，以总转弯时间和作业时长为综合优化目标，构建无人割草机多机作业路径优化模型。通过设定任务阈值，引入改良圈策略和Metropolis准则改进遗传算法(Genetic algorithm, GA)以求解模型。【结果】仿真试验结果表明，IGA为每台割草机分配的任务量均衡，与GA相比，IGA优化后的矩形果园路径平均总转弯时间和作业时长分别减少22.89%和19.36%；与分区作业相比，IGA优化后的矩形果园路径平均总转弯时间和作业时长分别减少45.53%和10.68%。在梯形果园中，IGA不受果树分布影响，与GA和分区作业相比，平均总转弯时间分别减少14.38%和34.08%，平均作业时长分别减少23.71%和10.07%。【结论】所提出的IGA性能更好，能有效优化机群的作业路径，缩短作业时长，提高作业能力。

关键词

路径优化 / 无人割草机 / 协同作业 / 遗传算法 / 苹果园