使用RGB-D摄像头和Bi-RRT算法为6DoF果园收获操纵器开发一种无碰撞路径规划方法
Zifu Liu1, Rizky Mulya Sampurno1,2, R M Rasika D Abeyrathna1,3
1Graduate School of Science and Technology, University of Tsukuba, 1-1-1 Tennodai, Tsukuba 305-8577, Japan.
Sensors (Basel, Switzerland)
|January 8, 2025
概括
这项研究介绍了一种新的无碰撞路径规划方法,用于使用RGB-D摄像头和Bi-RRT算法收集水果的机器人. 这种方法提高了复杂果园环境中的机器人操纵器的效率和速度.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 农业工程 农业工程
- 计算机视觉 计算机视觉
背景情况:
- 农业部门面临着劳动力老龄化带来的挑战,需要在水果收获中实现自动化.
- 具有高自由度 (DoF) 的机器人操纵器对于导航复杂的果园环境至关重要.
- 现有的路径规划方法在非结构化环境中与效率和计算成本作斗争.
研究的目的:
- 为6DoF果园收获操纵器开发一种高效且无碰撞的路径规划方法.
- 解决当前路径规划技术在环境绘图和计算需求方面的局限性.
- 在复杂和非结构化的果园环境中实现自主收获水果.
主要方法:
- 使用RGB-D摄像头,从点云数据中重建3D障碍物地图.
- 开发了一个URDF格式的操纵器模拟模型,与3D障碍环境集成.
- 实现了双向快速探索随机树 (Bi-RRT) 算法,以实现高效的路径规划.
主要成果:
- 在所有实验试验中,Bi-RRT算法成功生成了可靠的无碰撞路径.
- 拟议的方法实现了0.806秒的平均路径生成时间和12.9个节点.
- 与Sparse贝叶斯式学习 (SBL) 算法 (0.870s,15.1节点) 相比,证明了更高的效率.
结论:
- 开发的无碰撞路径规划方法对于6-DoF果园收获操纵器是有效和快速的.
- 这种方法为复杂的农业环境中自主收获水果提供了可行的解决方案.
- 这些发现为机器人收获系统的实际实施提供了重要的指导.
