基于农田环境的农业机器人群协同作业策略

宫金良，王 伟，张彦斐，兰玉彬

（1. 山东理工大学机械工程学院，淄博 255049；2. 山东理工大学农业工程与食品科学学院，淄博 255049）

0 引言

随着第四次产业革命的到来，农村人口老龄化、人力短缺等问题日趋严峻[1]，这为大型无人农场的出现提供了可能[2]。无人农场具有精准化种植、智能决策和智能化操控的特点，是未来农业发展的主流方向[3]。在无人农场的大田作业中，随着农业机器人的作业任务日益复杂化，单机器人作业越发不能满足无人农场中的工作需求，农业机器人群协同作业具有极大应用前景。

机器人群协同作业需解决任务分配与全区域覆盖2个基本问题，即农场主控系统在接收到某一任务要求时通过任务分配方案决定哪些机器人参加工作以及确定各参加工作机器人的工作量，并根据机器人群全区域覆盖方案分配各机器人工作区域与规划各机器人工作路径。

为合理分配各机器人的工作区域、提高机器人群的工作效率[4]，近些年已有机器人群全区域覆盖的相关研究。Maxim等[5]利用机器人之间相互排斥的策略使其均匀散布在作业区域中，从而达到对目标工作区域的覆盖。Viet等[6]通过梨耕式移动与A*算法相结合解决多机器人在线全覆盖任务，机器人依次梨耕式移动覆盖空闲区域。以上2种方案能够保证多目标区域的全覆盖，但是机器人群遍历时会产生较多重复路径。郝宗波等[7]提出基于栅格地图的内螺旋算法（Internal Spiral Coverage，ISC），利用边界探索获得环境边界之后进行路径规划。……