基于蚁群算法的多农业机器人路径规划研究

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。基于蚁群算法的多农业机器人路径规划研究　　摘要：随着计算机技术、信息技术、人工智能理论、传感器等技术的快速发展，机器人的研究到达了一个新的高度。针对多机器人群体作业容易出现路径冲突和碰撞的问题，本文基于蚁群算法，设计和研究了多农业机器人路径规划和导航系统，实现了多农业机器人移动路径的实时动态规划和自主导航功能，为机器人进一步发展提供了一定的理论基础

2、。　　关键词：蚁群算法；农业机器人；路径规划；导航　　中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1007--0147-03　　近年来，人工智能已成为新一轮工业革命的基石，其不仅广泛应用于工业控制领域，在农业生产中的应用越来越普及。在农忙时节，农场往往会出现劳动力大量匮乏的现象，因此，机器人在农业上的应用需求越来越明显。研发出一种能进行远程控制的农业机器人，代替传统人力的作业操作，对提高农业生产水平、提高种植效率具有重要意义，同时也是现代化农业的发展趋势。本文根据农业机器人作业环境，采用�群算法，结合先全局后局部的路径规

3、划方法，设计和研究了一种多农业机器人路径规划和导航系统。　　1蚁群算法简述为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　蚁群算法是意大利学者Dorigo在20世纪90年代模拟和总结蚂蚁寻找食物的一系列行为过

4、程，得出的一种解决复杂组合优化问题的方法。谈论其原理，必须从蚂蚁、蜜蜂这些昆虫寻找食物的行为入手，其实对于一个个体而言，它们的行为非常容易分析，但当它们组合成一个庞大的群体后，群体行为分析难度就大大增加了。其原因是因为蚂蚁个体间是由一种分泌物作为信息素进行交流通信，蚂蚁在行走的路线上会留下这些物质，而所有的蚂蚁都能够感知这些物质的浓度，并根据该物质浓度的强弱选择自己的运动方向。因此，蚁群的集体行为会形成一种特定的信息正反馈场景，即某路线上经过的蚂蚁数量越大，则后面选择该路线的蚂蚁就会越多，蚂蚁间根据感知这种信息素物质的强弱

5、实现搜索食物的整个过程，这也就是蚁群算法的缘由。蚁群寻找食物过程示意如图1所示。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　如上图所示，假设A为蚁群群居的位置，E为有食物的地方，MN为AE之间的一个阻挡物

6、。由于从A到E之间存在障碍物MN，那么蚁群在搬运食物的过程中只能是从BCD或者BFD两条路径，其中两条路径的长度分别为10和20。假设在一分钟内有200只蚂蚁从A运动到E，蚂蚁经过后信息素总数增加为20，为了让计算比较简单，设定信息素从产生到消失的时间为10分钟。在最开始的时候，没有信息素物质的存在，蚂蚁选择两条路线的概率相同，但是因为BCD路径短，蚂蚁选择BCD需要的时间较少，因此，在相同时间内，走过BCD的蚂蚁会多一些，这样BCD路径上的信息素物质比BFD要多，也会吸引后面的蚂蚁从BCD走，从而实现从A到E的最优路径。

7、　　2多农业机器人路径规划　　在多农业机器人作业过程中，障碍物较多，机器人间相互影响，成为彼此的障碍物，因此，多机器人路径规划难度较大。在实际研究中，多个农业机器人在同一种植区作业，需要规划多条最优路径，但在具体的作业过程中，由于障碍物的存在，最优路径会发生变化，这样也会影响其他机器人的移动路径。基于上述问题，为了保证多农业机器人实现无碰撞作业，该系统需要实时规划路线，防止机器人间、机器人与障碍物间的碰撞。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动

8、，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　由于产业种植园区环境不确定性因素较大，比如种植人员园区