开发一个果园检查机器人:一个基于ROS的LiDAR-SLAM系统与混合A*-DWA导航系统
Jiwei Qu1, Yanqiu Gu1, Zhinuo Qiu1
1School of Mechanical Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|November 13, 2025
概括
这项研究提高了果园检查机器人的自主导航,使用与LiDAR同时定位和映射 (SLAM). 开发的系统提供了高效的路径规划和准确的障碍回避,以改善机器人操作.
科学领域:
- 机器人和自动化机器人与自动化
- 人工智能的人工智能
- 计算机视觉 计算机视觉
背景情况:
- 在果园等非结构化环境中的自主导航对检查机器人构成了重大挑战.
- 现有的系统经常在精确的定位和高效的路径规划方面扎,限制了运营能力.
研究的目的:
- 调查和评估用于果园检查机器人的同时定位和绘图 (SLAM) 导航系统.
- 通过传感器融合和先进的路径规划算法来增强自主导航能力.
主要方法:
- 开发一个集光检测和测距 (LiDAR) 和惯性测量单元 (IMU) 的多传感器移动机器人.
- 在机器人操作系统 (ROS) 中使用统一机器人描述格式 (URDF) 建立机器人的运动模型和坐标转换.
- 实施改进的A*算法与动态窗口方法 (DWA) 结合,用于全球和本地路径规划.
主要成果:
- 在模拟中,集成的SLAM系统与经典算法相比,显示出更高的搜索效率和路径流性.
- 导航准确性测试显示,航道点的平均横向偏差为0.163米,纵向偏差为0.282米.
- 实现了有效的避开障碍,在0.4米的膨胀半径下观察到最佳性能.
结论:
- 拟议的联合路径规划方法为果园检查机器人提供了高效和稳定的自主导航.
- 该系统在本地化,路径规划和避开障碍方面的性能为未来农业机器人应用提供了宝贵的参考.


