Einführung eines Skip-Row-Musters in der flächendeckenden Trassenplanung für landwirtschaftliche Felder

In diesem Beitrag, der auf der ICARA-Konferenz 2023 vorgestellt wurde, wird eine einstufige CCPP-Methode vorgeschlagen, die einen Abdeckungspfad mit einem Skip-Row-Muster bereitstellen kann. Der vorgestellte Ansatz maximiert die abgedeckte Fläche bei gleichzeitiger Minimierung der Überlappungen, der Länge des Nicht-Arbeitsweges, der Anzahl der Abbiegungen mit Rückwärtsfahrten und der Gesamtfahrzeit. Er deckt die Vorgewende automatisch ab und berücksichtigt dabei die Geometrie sowohl des Roboters als auch seines Arbeitsgeräts. Wir haben den vorgeschlagenen Ansatz mit unserem früheren Ansatz verglichen und gezeigt, dass die Berücksichtigung sowohl des sequenziellen als auch des Skip-Row-Musters die Möglichkeit erhöht, die optimale Lösung zu finden. Es erhöht auch die Fähigkeit eines CCPP-Ansatzes, eine geeignete Lösung für eine Vielzahl von Parametern und Feldformen zu finden.

In den letzten zwei Jahrzehnten wurden in der Landwirtschaft Anstrengungen unternommen, um effiziente autonome Systeme zu entwickeln, die gängige Feldarbeiten wie Ernten, Mähen und Sprühen durchführen können. Eines der Hauptziele dieser autonomen Systeme ist die Steigerung der Produktion bei gleichzeitiger Verringerung der Kosten und Umweltschäden. Aufgrund der Beschaffenheit dieser Aufgaben sind Techniken zur Planung von Pfaden mit vollständiger Abdeckung von entscheidender Bedeutung, um den besten Pfad zu bestimmen, der das gesamte Feld abdeckt und gleichzeitig die Geländeeigenschaften, die betrieblichen Anforderungen und die Robotereigenschaften berücksichtigt. In dieser Studie schlagen wir einen neuartigen Ansatz zur Planung von Pfaden mit vollständiger Abdeckung vor, um den idealen Pfad für einen Radroboter über ein landwirtschaftliches Feld zu definieren. Um alle realisierbaren Lösungen zu identifizieren, die eine Reihe von vordefinierten Einschränkungen erfüllen, wird zunächst eine auf Baumexploration basierende Methode vorgeschlagen, die die Muster des Überspringens von Reihen untersucht. Anschließend wird die optimalste Lösung durch eine Auswahlmethode ausgewählt. Die Ziele der Auswahlmethode sind die Maximierung der abgedeckten Fläche bei gleichzeitiger Minimierung der Überschneidungen, der Länge der Nicht-Arbeitswege, der Anzahl der Abbiegungen mit Rückwärtsfahrten und der Gesamtfahrzeit. Anhand von sechs realen Feldgeometrien haben wir gezeigt, dass der Ansatz des Reihenspringens Vorteile in Bezug auf die Verringerung der erforderlichen Vorgewendegröße bietet und häufig dazu beiträgt, die Anzahl der erforderlichen Rückwärtsfahrten und der Überlappungen zu verringern und gleichzeitig die abgedeckte Fläche zu vergrößern.