郭晶晶,陈欢欢

• 1:郑州经贸学院大数据与人工智能学院
• 2:华北水利水电大学信息工程学院

摘要(Abstract)：

果园非结构化作业环境中，因光照剧变、地表不平及障碍物随机分布会引发自动导引车视觉导航映射失准，使得难以获取横纵向避障轨迹的转向角与速度纠偏量，导致动态纠偏控制滞后。为此，提出融合视觉反馈与惩罚机制的果园机器人AGV避障路径纠偏控制算法。通过建立机器人位姿向量与切向速度、角速度之间的运动学映射关系，构建视觉反馈偏差模型，并分别定义横向位置偏差与方向角度偏差，引入卡尔曼滤波对偏差量进行最优估计与更新，有效抑制果园光影噪声干扰。在路径规划阶段，设计基于障碍物距离的惩罚因子，淘汰近障不安全路径，生成融合综合路径偏离度的最安全路径长度，以安全路径长度为基准，综合路径安全衰减系数，得到AGV的转向角纠偏量与速度纠偏量，结合时间衰减因子实时修正AGV的转向角与速度纠偏量，实现行进过程中的动态平滑纠偏控制。实验数据证明，该方法在角度与距离偏差计算中与实际值高度吻合，在避障轨迹规划中有效远离障碍物安全边界，关节角度控制曲线与期望轨迹一致性强，验证了所提算法在感知精度、路径安全性与控制实时性方面的综合优势。

关键词(KeyWords)： 果园机器人;AGV避障路径;惩罚因子;视觉反馈纠偏控制;衰减因子

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 郑州市社会科学调研课题—郑州市智慧养老服务体系优化路径研究（ZSJX20250387）

作者(Author): 郭晶晶,陈欢欢

DOI: 10.19356/j.cnki.1001-3997.20260402.022

参考文献(References)：

• [1]Shoeib Mostafa A,Lewandowski Jacek,Omara Ahmed M.A novel methodology for vision-based path planning and obstacle avoidance in mobile robot applications[J].Advanced Robotics:The International Journal of the Robotics Society of Japan,2024,38(11/12):802-817.
• [2]Zhou Huaidong,Feng Pengbo,Chou Wusheng.A hybrid obstacle avoidance method for mobile robot navigation in unstructured environment[J].Industrial Robot,2023,50(1):94-106.
• [3]马晓松.动态环境下基于视觉定位的仓储搬运机器人避障控制方法[J].佳木斯大学学报：自然科学版，2024,42(8):150-154.(Ma Xiaosong. Obstacle avoidance control method for warehouse handling robots based on visual positioning in dynamic environments[J].Journal of Jiamusi University:Natural Science Edition,2024,42(8):150-154.)
• [4]王健.基于模糊PID的电力巡检机器人移动路径自动化纠偏控制方法[J].自动化与仪器仪表，2024(12):209-213.(Wang Jian. Automatic deviation correction control method of moving path of power inspection robot based on fuzzy PID[J].Automation&Instrumentation,2024(12):209-213.)
• [5]孙列，董富江.基于传感信号的工业机器人抛光加工位姿控制[J].传感技术学报，2024,37(8):1369-1376.(Sun Lie,Dong Fujiang.Position and pose control of industrial robotpolishing based on sensor signal[J].Chinese Journal of Sensors and Actuators,2024,37(8):1369-1376.)
• [6]王宽田，李鹏，周光祥.基于径向基神经网络的爬壁机器人姿态调节控制方法[J].国外电子测量技术，2023,42(2):60-65.(Wang Kuantian,Li Peng,Zhou Guangxiang.Attitude adjustment control method of wall-climbing robot based on radial basis neural network[J].Foreign Electronic Measurement Technology,2023,42(2):60-65.)
• [7]李晓波，王亦雷，王兴，等.基于状态转移算法的机器人路径规划仿真[J].计算机仿真，2025,42(9):332-338.(Li Xiaobo,Wang Yilei,Wang Xing,et al.Simulation of robot path planning based on state transition algorithm[J].Computer Simulation,2025,42(9):332-338.)
• [8]张科强，刘敏.机械臂多目标最优轨迹的自适应惩罚MOEA/D规划[J].机械设计与制造，2024(5):102-106+112.(Zhang Keqiang,Liu Min. Manipulator multi-object optimal trajectory planning based on adaptive penalty MOEA/D algorithm[J].Machinery Design&Manufacture,2024(5):102-106+112.)
• [9]吕文艳.金属弧焊机器人加工轨迹智能规划研究[J].模具技术，2024(2):26-34.(Lyu Wenyan.Research on intelligent planning of machining trajectory for metal arc welding robot[J].Die and Mould Technology,2024(2):26-34.)
• [10]王鸿铭，赵艳忠.改进粒子群算法的机器人避障偏差控制方法[J].机械设计与制造，2024(6):294-299.(Wang Hongming,Zhao Yanzhong.Improved particle swarm optimization algorithm for robot obstacle avoidance deviation control[J]. Machinery Design&Manufacture,2024(6):294-299.)