基于改进D* Lite算法的果园机器人混合路径规划算法

来源：江苏农业科学杂志2026年第第4期北京时间：

作者：俞国红;施炎峰

单位：1.苏州健雄职业技术学院人工智能学院，江苏太仓 215411； 2.南京工程学院计算机工程学院，江苏南京 211167

摘要：由于果园环境空间结构复杂、树木分布密集、通道狭窄，传统的路径规划算法往往存在路径偏差大、转弯频繁、导航安全性降低等问题。为克服这些挑战，提出一种基于改进D* Lite的窄小森林果园环境混合路径规划算法，该方法增强了路径的可行性，提高了导航系统的鲁棒性。该算法首先构建一个反映果园布局的二维网格图，并膨胀树区域以创建可靠路径规划的安全缓冲区。对于全局路径规划，采用增强的D* Lite算法，并结合代价函数，综合考虑中心线接近性、转角平滑性和方向一致性。引导路径紧贴果园行中心线，提高结构适应性和路径合理性。检测初始路径上的狭窄通道，并使用混合A*算法执行局部重新规划，该算法考虑了微分履带式机器人的运动学约束。这将生成曲率连续且方向稳定的部分，以取代原始的窄路径部分。最后，采用梯度下降法对整个路径进行平滑处理，提高了轨迹的连续性和执行稳定性。在具有代表性的果园环境中进行的现场试验表明，所提出的混合算法在路径精度和导航安全性方面明显优于传统的D* Lite和KD* Lite- B方法。与传统的D* Lite和KD* Lite-B算法相比，与中心线的平均偏差仅为0.06 m，分别减小了75.6%和38.3%，从而实现了高精度的中心线跟踪。危险节点(即障碍物附近的路径点)减少到5个，分别减少了92.86%和68.75%，大大提高了导航安全性。这些结果证实了该方法在复杂、受限的果园环境中的强适用性，以及它作为高效、安全、完全自主的农业机器人操作基础的潜力。

关键词：果园机器人;路径规划;D * Lite;混合A*;轨迹优化