拖拉機方向平行作業轉彎路徑規劃研究

朱亞坤 ，寇子明 ，李俊飛

（1.太原理工大學機械工程學院，山西 太原 030024；2.山西省礦山流體控制工程實驗室，山西 太原 030024；3.礦山流體控制國家地方聯合工程實驗室，山西 太原 030024）

1 引言

隨著信息科技的發展，農業正在進入以知識高度密集為主要特點的精確高效智能作業方式即“精細農業”，農業機械向著信息化、智能化的方向發展[1]。拖拉機作為重要的農業機械之一，是實現各種各樣機械化作業的動力[2]，無人駕駛拖拉機應勢而生。農用車輛自動行走研究作為基礎研究受到了人們的重視。車輛自動行走設計時，主要由路徑規劃和跟蹤控制設計兩方面組成[3]。作業路徑的離線規劃是自動駕駛系統中的必要組成部分。工農業生產中，類似需要覆蓋作業區域規劃作業軌跡的例子還有很多，移動機器人、割草機除草等。有所不同的是，農業機械轉彎直徑往往大于作業幅寬，因此不能照搬上述領域中路徑規劃的理論和算法，轉彎方式和自動生成算法成為農機作業路徑離線規劃中的一項關鍵問題。

文獻[4]對農機地頭轉彎方式進行了研究，提出了基于作業間距與車輛最小轉彎半徑關系的轉彎策略。文獻[5]建立拖拉機運動方程，利用二次變分法求解兩點邊值問題，設計出拖拉機地頭轉彎路徑，但在有限的轉彎空間內不易實現。在實際生產中，由于轉彎空間的限制，農用車輛不一定能按照所設計的最小轉彎半徑掉頭成功，需要經過多次的前進、后退完成掉頭。……