复杂环境下农机全覆盖作业路径优化问题研究

来源：中国农机化学报杂志2025年第9期北京时间：

作者：李政, 张璠, 常淑惠, 姚竟发, 李子康,

单位：（1. 河北农业大学信息科学与技术学院，河北保定，071000； 2. 河北省农业大数据重点实验室，河北保定，071000； 3. 河北软件职业技术学院软件工程系，河北保定，071000； 4. 河北省高校智能互联装备与多模态大数据应用技术研发中心，河北保定，071000）

摘要：针对农业收割机在不规则农田边界和田间障碍物作业环境中作业效率低、作业成本高等问题，研究单台农机在多障碍物和不规则地块中的路径优化策略，以直线作业路径长度、转弯路径长度最短为研究目标，路径重复率、转弯次数和作业成本为评价指标，构建全覆盖路径优化模型，提出改进的灰狼优化算法（IGWO）。为验证本算法的有效性，设计4类作业场景，分别采用本文算法（IGWO）、遗传算法（GA）、蚁群算法（ACO）以及灰狼算法（GWO）4种算法进行试验验证。结果表明，IGWO算法得到的全覆盖作业路径优化方案要明显优于其他3种算法。在复杂作业环境中，IGWO算法得到的路径规划结果转弯次数平均减少25.84%，作业成本平均降低8.53%，平均重复率降低至1.51%。

关键词：全覆盖路径规划,灰狼优化算法,复杂环境,农业机械,农田

基金资助：河北省社会科学基金项目（HB24GL044）；河北省高等学校科学研究项目（QN2023062）；河北省自然科学基金项目（C2023204069）