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An Integrated Route and Path Planning Strategy for Skid–Steer Mobile Robots in Assisted Harvesting Tasks with Terrain Traversability Constraints
Indexado
WoS WOS:001305131400001
Scopus SCOPUS_ID:85202688847
DOI 10.3390/AGRICULTURE14081206
Año 2024
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



This article presents a combined route and path planning strategy to guide Skid-Steer Mobile Robots (SSMRs) in scheduled harvest tasks within expansive crop rows with complex terrain conditions. The proposed strategy integrates: (i) a global planning algorithm based on the Traveling Salesman Problem under the Capacitated Vehicle Routing approach and Optimization Routing (OR-tools from Google) to prioritize harvesting positions by minimum path length, unexplored harvest points, and vehicle payload capacity; and (ii) a local planning strategy using Informed Rapidly-exploring Random Tree (IRRT*) to coordinate scheduled harvesting points while avoiding low-traction terrain obstacles. The global approach generates an ordered queue of harvesting locations, maximizing the crop yield in a workspace map. In the second stage, the IRRT* planner avoids potential obstacles, including farm layout and slippery terrain. The path planning scheme incorporates a traversability model and a motion model of SSMRs to meet kinematic constraints. Experimental results in a generic fruit orchard demonstrate the effectiveness of the proposed strategy. In particular, the IRRT* algorithm outperformed RRT and RRT* with 96.1% and 97.6% smoother paths, respectively. The IRRT* also showed improved navigation efficiency, avoiding obstacles and slippage zones, making it suitable for precision agriculture.

Revista



Revista ISSN
Agriculture (Switzerland) 2077-0472

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Disciplinas de Investigación



WOS
Agronomy
Scopus
Agronomy And Crop Science
Plant Science
Food Science
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Urvina, Ricardo Paul - Universidad Católica del Norte - Chile
2 Guevara, Leonardo Hombre Univ Lincoln - Reino Unido
University of Lincoln - Reino Unido
3 VASCONEZ-HURTADO, JUAN PABLO Hombre Universidad Nacional Andrés Bello - Chile
4 Prado, Alvaro Javier - Universidad Católica del Norte - Chile

Muestra la afiliación y género (detectado) para los co-autores de la publicación.

Financiamiento



Fuente
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
National Research and Development Agency
Fondecyt Iniciacion 2024 Grant
Project Anillo de Investigacion en Ciencia y Tecnologia
ANID (National Research and Development Agency of Chile)

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
This research was funded by ANID (National Research and Development Agency of Chile) Fondecyt Iniciacion en Investigacion 2023 Grant 11230962, Fondecyt Iniciacion 2024 Grant 11240105, and Project Anillo de Investigacion en Ciencia y Tecnologia ACT210052.
This work has been supported by ANID (National Research and Development Agency of Chile) Fondecyt Iniciaci\u00F3n en Investigaci\u00F3n 2023 Grant 11230962, Fondecyt Iniciaci\u00F3n 2024 Grant 11240105, and Project Anillo de Investigaci\u00F3n en Ciencia y Tecnolog\u00EDa ACT210052.

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