基于改进A*算法的果园移动机器人建图定位与路径规划方法与试验

来源：中国农机化学报杂志2022年第1期北京时间：

作者：高鹏, 姜军生, 白阳, 宋健

单位：1. 山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛，266590；2. 潍坊学院机电与车辆工程学院，山东潍坊，261061

摘要：为实现果园移动机器人室外自主导航，对机器人建图定位和路径规划进行研究。在建图与定位方面，提出一种紧耦合激光—惯性里程计方法，通过匹配提取到的关键帧点云线面特征来完成机器人的位姿估计与地图构建，将处理过的不同传感器的测量信息融入因子图进行优化得到全局一致位姿，运用滑动窗口的方法保证系统实时性，对历史关键帧进行边缘化处理以保留位姿约束关系。在路径规划方面，引入启发式函数权重系数，减小A*算法本身的贪心程度来避免得到路径次优解，使用DWA局部规划方法实现动态环境下的避障功能。为验证算法可靠性，在实际果园中对机器人进行试验。试验结果表明，横向偏差与纵向偏差平均值不超过10 cm，航向误差平均值不超过10°，满足果园机器人自主导航需求。

关键词：果园机器人,自主导航,多传感器融合,激光雷达,SLAM,路径规划

基金资助：国家自然科学基金项目（51505337）；山东省自然科学基金面上项目（ZR2020ME136）；山东省重点研发计划（公益类）项目（2019GNC106144）