Conventional linear crop layouts, optimised for tractors, hinder robotic navigation with tight turns, long travel distances, and perceptual aliasing. We propose a robot-centric square spiral layout with a central tramline, enabling simpler motion and more efficient coverage. To exploit this geometry, we develop a navigation stack combining DH-ResNet18 waypoint regression, pixel-to-odometry mapping, A* planning, and model predictive control (MPC). In simulations, the spiral layout yields up to 28% shorter paths and about 25% faster execution for waypoint-based tasks across 500 waypoints than linear layouts, while full-field coverage performance is comparable to an optimised linear U-turn strategy. Multi-robot studies demonstrate efficient coordination on the spirals rule-constrained graph, with a greedy allocator achieving 33-37% lower batch completion times than a Hungarian assignment under our setup. These results highlight the potential of redesigning field geometry to better suit autonomous agriculture.


翻译:传统线性作物布局为拖拉机优化设计,却给机器人导航带来急转弯、长距离行驶和感知混淆等问题。我们提出一种以机器人为中心的方形螺旋布局,配备中央轨道线,可实现更简洁的运动路径和更高效的覆盖。为充分利用此几何结构,我们开发了融合DH-ResNet18航点回归、像素-里程计映射、A*路径规划与模型预测控制(MPC)的导航系统。仿真实验表明:在500个航点的任务中,螺旋布局相比线性布局可缩短路径长度达28%,航点任务执行速度提升约25%;而全场覆盖性能与优化的线性U型转向策略相当。多机器人研究显示,在规则约束的螺旋图结构上能实现高效协同——在我们的实验设置中,贪婪分配器比匈牙利算法分配策略的批次完成时间降低33-37%。这些成果凸显了通过重构农田几何形态以适应自主农业需求的巨大潜力。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2018年7月31日
VIP会员
相关资讯
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员