基于激光雷达的果园机器人密度自适应行间导航方法

金少宇; 宋超; 徐子程; 邵立奇

doi:10.13960/j.issn.1672-2558.2025.01.008

南京工程学院学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 23 ›› Issue (1) : 49 -55. DOI: 10.13960/j.issn.1672-2558.2025.01.008

基于激光雷达的果园机器人密度自适应行间导航方法

金少宇, 宋超, 徐子程, 邵立奇

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摘要

针对复杂果园环境中全球导航卫星系统和即时定位与地图构建信息可靠性低、不同果树种植密度差异带来的导航局限性问题,文章提出一种基于激光雷达的果园机器人密度自适应行间导航方法.该方法通过对预处理后的果树点云进行欧式聚类来判定果树行密度为高或低.在低密度果树行区域,采用改进的随机采样一致性算法拟合果树行直线,根据果树平行种植的几何结构推导导航路径;在高密度果树行区域,引入人工势场机制,通过分析二维点云确定机器人前方无障碍锥体,以锥体中心线上的点为虚拟目标点提供引力,并将两侧果树视作斥力障碍物,以确保机器人在行中心安全行驶,避免高密度果树对机器人移动的影响.试验结果表明,在低密度果树行环境下,改进的随机采样一致性算法拟合的导航线斜率的均方根误差在0.04～0.15,截距的均方根误差在0.05～0.15 m;而在高密度果树行环境下,经过人工势场机制优化的路径使点云距离导航路径的最短距离从0.401 m增加至0.856 m.