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Planificación óptima de la ruta de cobertura para vehículos agrícolas con restricciones de curvatura

Autores: Höffmann, Maria; Patel, Shruti; Büskens, Christof

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Planificación óptima de la ruta de cobertura para vehículos agrícolas con restricciones de curvatura


Categoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas

Subcategoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales

Palabras clave

Planificación completa de la ruta de cobertura
Aplicaciones de robots móviles
Agricultura de precisión
Utilización de recursos
Compactación del suelo
Rendimientos de cultivos.

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 38

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La planificación de trayectorias de cobertura completa (CCPP) es vital en aplicaciones de robots móviles. Optimizar CCPP es particularmente significativo en la agricultura de precisión, donde mejora la utilización de recursos, reduce la compactación del suelo y aumenta los rendimientos de los cultivos. Este trabajo ofrece un enfoque integral para CCPP en vehículos agrícolas con restricciones de curvatura. Nuestra metodología consta de cuatro etapas clave. Primero, descompone áreas agrícolas complejas en celdas más simples, cada una equipada con pistas de guía, formando un sistema de pistas fijas. Las etapas posteriores de planificación de rutas y planificación de trayectorias suaves calculan una ruta que se adhiere a las restricciones de la ruta, atraviesa óptimamente las celdas y se alinea con el sistema de pistas. Utilizamos el problema del viajante de comercio generalizado (GTSP) para determinar la secuencia óptima de recorrido. Además, presentamos un algoritmo para calcular trayectorias que son suaves y restringidas por curvatura dentro de celdas individuales, así como trayectorias que permiten transiciones sin problemas entre celdas, lo que resulta en una trayectoria de cobertura suave y restringida por curvatura. Nuestro enfoque modular permite flexibilidad del método en cada paso. Evaluamos nuestro método en campos agrícolas reales, demostrando su efectividad en minimizar la longitud de la ruta, garantizar una cobertura eficiente y cumplir con las restricciones de curvatura. Este trabajo establece una base sólida para una planificación precisa y eficiente de trayectorias de cobertura agrícola, con potencial para futuras aplicaciones y mejoras en el mundo real.

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