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李天博等:基于改进ALTRO的果园机器人实时局部轨迹优化算法

抖音推荐 2025年07月16日 21:30 3 admin

阅读文章全文:http://www.tcsae.org/article/doi/10.11975/j.issn.1002-6819.202408072

李天博等:基于改进ALTRO的果园机器人实时局部轨迹优化算法

《农业工程学报》2025年第41卷第9期刊载了江苏大学李天博、郭奕、刘慧、沈跃与沈亚运的论文——“基于改进ALTRO的果园机器人实时局部轨迹优化算法”。该研究由国家自然科学基金项目(项目号:32171908)等资助。

引文信息:李天博,郭奕,刘慧,等. 基于改进ALTRO的果园机器人实时局部轨迹优化算法[J]. 农业工程学报,2025,41(9):1-10.

DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202408072

李天博等:基于改进ALTRO的果园机器人实时局部轨迹优化算法

实时局部轨迹优化是果园机器人安全、稳定自主运行的重要保障。针对原始增广拉格朗日轨迹优化器算法存在迭代效率低下、易陷入数值病态权重难以平衡等问题,该研究提出了一种基于改进ALTRO(augmented lagrangiantrajectory optimizer)的果园机器人实时局部轨迹优化算法

在获得机器人全局参考轨迹的前提下,首先采用加速增广拉格朗日算法,改进ALTRO算法中的乘子迭代策略,实现算法的加速收敛;其次,加入乘子可行域投影,保证每次迭代更新得到的乘子都在可行域范围内,避免迭代次数较多导致的算法数值病态现象,提高算法的稳定性。最后,引入基于轨迹时间步长的自适应缩放因子,调整原算法中的终点权重,保证算法具有更好的局部障碍响应能力。

基于相同参考路径及配置参数,在多障碍仿真场景中本文算法相较于原始ALTRO算法的运算时间减少32.76%,而在实物试验中,本文算法运算耗时相较原算法降低67.80%,且本文算法优化轨迹的曲率最大值、平均曲率及曲率标准差相较原算法分别下降了10.59%、2.98%及10.17%,航向角、前轮转角、线速度和前轮角速度的最大变化率、平均变化率和变化率标准差上,改进算法相较原算法分别下降了14.19%、3.61%及10.69%轨迹的曲率表现和控制量变化都更加平滑,能够为机器人提供良好的运行参考。

李天博等:基于改进ALTRO的果园机器人实时局部轨迹优化算法

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