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基于遗传和蚁群交互算法的穴盘苗稀植移栽路径优化
1
作者 蔡继萌 王卫兵 +3 位作者 曲家灏 郭小龙 李国栋 吴潇雨 《华中农业大学学报》 北大核心 2025年第4期248-258,共11页
针对穴盘苗移栽到低密度穴盘路径规划效率低下问题,基于遗传算法和蚁群算法提出蚁群-遗传(ant colony-genetic optimization algorithm,ACGO)和遗传-蚁群(genetic-ant colony optimization algorithm,GACO)交互算法进行稀植移栽路径优... 针对穴盘苗移栽到低密度穴盘路径规划效率低下问题,基于遗传算法和蚁群算法提出蚁群-遗传(ant colony-genetic optimization algorithm,ACGO)和遗传-蚁群(genetic-ant colony optimization algorithm,GACO)交互算法进行稀植移栽路径优化。通过仿真试验,使用固定顺序法和其他5种算法计算从72-32、72-50、128-50、128-32孔穴盘的移栽路径长度,对比分析不同算法在优化路径长度和计算时间上的差异,并通过相对标准差评估算法的稳定性。结果显示,在72孔到32孔穴盘移栽中,对比固定顺序法,GACO算法的平均路径长度缩短59.3%,平均计算时间为5.15 s,相对标准差约为1.5%;ACGO算法的平均路径长度缩短19.2%,平均计算时间为13.50 s,相对标准差约为1%。进一步研究显示,ACGO算法在200孔移栽至72孔和105孔场景的优化效果弱于贪婪算法,而GACO算法在不同孔数组合和缺苗数下展现出更高的普适性和稳定性。研究表明,ACGO和GACO 2种交互算法均可提升原算法的性能,但GACO算法在处理复杂稀植移栽路径规划问题时表现更为优越。 展开更多
关键词 穴盘苗 稀植移栽 路径优化 交互算法 遗传-蚁群算法
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基于贪心遗传算法的穴盘苗补栽路径优化 被引量：22
2
作者 贺磊盈 杨太玮 +3 位作者 武传宇 俞亚新 童俊华 陈成锦 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期36-43,共8页
温室育苗需要通过补苗移栽作业用健康钵苗替换穴盘内未发芽或劣质的钵苗,保证钵苗的质量。自动补苗移栽机可利用机器视觉获取穴盘苗健康信息,控制末端执行器抓取钵苗进行补苗作业,移栽效率高。穴盘内需补苗孔穴的位置具有随机性,对补栽... 温室育苗需要通过补苗移栽作业用健康钵苗替换穴盘内未发芽或劣质的钵苗,保证钵苗的质量。自动补苗移栽机可利用机器视觉获取穴盘苗健康信息,控制末端执行器抓取钵苗进行补苗作业,移栽效率高。穴盘内需补苗孔穴的位置具有随机性,对补栽路径进行规划,可进一步提高补栽效率。本文综合贪心算法和遗传算法的特性提出一种贪心遗传算法,在分段步长取8,优化代数取100时,可实现稀疏和密集穴盘的补栽路径优化,具有鲁棒性。贪心遗传算法所规划补苗路径长度与全遗传算法接近,均值差在443 mm以内;相比优化前的固定顺序法,贪心遗传算法路径长度可缩短33.8%~41.3%,缩短长度随空穴数量增加而加长;贪心遗传算法与全遗传算法规划补栽路径耗时分别为1.81 s和5.59 s。对比可知,贪心遗传算法更有利于自动移栽机输送单元和移栽单元间的动作衔接,可进一步提高自动移栽机效率。 展开更多
关键词 自动移栽机 穴盘苗 温室 路径优化 贪心遗传算法
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基于遗传算法的穴盘苗自动移钵路径优化 被引量：16
3
作者 童俊华 蒋焕煜 周鸣川 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期45-49,26,共6页
设施农业钵苗培育中,穴盘里不健康钵苗剔除后进行补种作业是一个重要环节。自动移钵路径是指末端执行器自原点出发,从移栽穴盘中逐一抓取健康钵苗补种到目的穴盘,直到完成回到出发点。该移钵路径问题与旅行商问题(TSP)具相似性,目标函... 设施农业钵苗培育中,穴盘里不健康钵苗剔除后进行补种作业是一个重要环节。自动移钵路径是指末端执行器自原点出发,从移栽穴盘中逐一抓取健康钵苗补种到目的穴盘,直到完成回到出发点。该移钵路径问题与旅行商问题(TSP)具相似性,目标函数均为总路径长度,但其约束条件也具有特殊性。基于遗传算法提出了一套适合求解移钵路径优化问题的模型算法,并对算法的有效性进行了典型算例分析。模拟结果表明该算法得到的优化路径长度较常规采用的固定顺序路径长度要优,移栽完50株钵苗优化幅度8.5%以上,路径缩短3.7 m以上,平均运算时间0.65 s。算法使得移钵路径得到了优化,且满足移钵机器人实时性要求,移栽效率进一步得到了提高。 展开更多
关键词 穴盘苗 自动移钵 路径优化 遗传算法
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基于贪心算法的温室钵苗稀植移栽路径优化 被引量：23
4
作者 童俊华 蒋焕煜 武传宇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期8-13,共6页
温室育苗中,钵苗需从高密度穴盘向低密度穴盘移栽以获得生长空间。温室钵苗自动移栽机获取穴盘中钵苗健康信息并对健康钵苗进行稀植移栽,代替传统人工作业,且效率高、质量好。钵苗稀植移栽路径包括移栽机末端执行器从原点出发,将高密度... 温室育苗中,钵苗需从高密度穴盘向低密度穴盘移栽以获得生长空间。温室钵苗自动移栽机获取穴盘中钵苗健康信息并对健康钵苗进行稀植移栽,代替传统人工作业,且效率高、质量好。钵苗稀植移栽路径包括移栽机末端执行器从原点出发,将高密度盘内的健康钵苗逐一抓取移栽至低密度盘,直到完成回到出发点。钵苗取栽位置的先后秩序决定了稀植路径的长短,遍历搜索算法规划路径计算量巨大,无法满足移栽实时性要求。本文基于贪心算法对常规的4种固定顺序路径规划方案分别优化,共组成8种路径规划方案,分别对稀疏和密集穴盘稀植路径进行规划,比较分析优化算法的有效性。结果表明按列扫描的2种贪心优化方案比固定顺序方案要优,规划路径长度与穴盘缺苗数量成正比趋势。最优化方案GAS3对密集穴盘稀植规划路径,相比固定顺序方案的优化幅度达10.6%,算法平均耗时0.84 s。穴盘缺苗数对路径缩短优化效果有显著影响,缺苗数增加后优化幅度有所降低。贪心优化方案使稀植移栽路径得到优化,也满足作业实时性要求,提高了钵苗移栽效率。 展开更多
关键词 温室 穴盘苗 稀植移栽 路径优化 贪心算法
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温室穴盘苗自动移钵路径优化 被引量：8
5
作者 张丽娜 谭彧 +3 位作者 吕昊暾 李宝胜 蒋易宇 王硕 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第15期65-72,共8页
为了优化移栽机补栽作业时的移钵路径,该研究基于免疫算法构建了克隆选择算法和免疫遗传算法2种适合求解移钵路径优化问题的模型,并与固定顺序法和遗传算法对比,进行移钵路径规划仿真试验和验证试验。结果表明:克隆选择算法模型和免疫... 为了优化移栽机补栽作业时的移钵路径,该研究基于免疫算法构建了克隆选择算法和免疫遗传算法2种适合求解移钵路径优化问题的模型,并与固定顺序法和遗传算法对比,进行移钵路径规划仿真试验和验证试验。结果表明:克隆选择算法模型和免疫遗传算法模型均能有效优化移钵路径,免疫遗传算法模型的路径规划效率较高,而克隆选择算法模型的路径规划效率较低。验证试验条件下,该研究2种模型的路径规划长度分别为48 977和48 945 mm,相比固定顺序法分别缩短7.59%和7.65%,相比遗传算法模型分别缩短3.60%和3.66%;2种模型的计算时间分别为5.86和2.72s,免疫遗传算法模型的计算时间相对遗传算法减少15.79%。免疫遗传算法模型可作为温室穴盘苗后续机械化批量补栽的路径规划控制基础。 展开更多
关键词 温室 穴盘苗 优化 自动移栽 路径规划 克隆选择算法 免疫遗传算法
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基于邻域搜索的穴盘苗移钵路径优化蛙跳算法 被引量：5
6
作者 徐守江 罗竹青 《农机化研究》 北大核心 2018年第11期208-212,共5页
在农业钵苗培育环节中常出现漏栽或钵苗不健康的情况,补种作业利用钵苗移栽机器人末端执行器从原点出发,从移栽穴盘中选取健康钵苗逐一补种到目的穴盘中,最后回到出发点的过程。本文基于混合蛙跳算法提出了一套解决补种作业过程中自动... 在农业钵苗培育环节中常出现漏栽或钵苗不健康的情况,补种作业利用钵苗移栽机器人末端执行器从原点出发,从移栽穴盘中选取健康钵苗逐一补种到目的穴盘中,最后回到出发点的过程。本文基于混合蛙跳算法提出了一套解决补种作业过程中自动移钵问题的模型算法,较好解决了末端执行器在补种作业中的路径优化问题。针对自动移钵问题的特殊性,蛙跳算法模型融入了邻域搜索策略、交换因子、交换序和交叉操作等思想,算法简单且稳定性好。本算法有效解决了自动移钵路径的优化问题,移钵路径长度得到了大幅度的优化,提高了移栽效率。 展开更多
关键词 混合蛙跳算法 穴盘苗 移钵路径 邻域搜索
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基于贪心—蚁群钵苗自动移栽路径分段优化算法研究 被引量：1
7
作者 冀荣华 邹国伟 +1 位作者 袁宏涛 郑立华 《中国农机化学报》 北大核心 2019年第12期165-170,共6页
针对由于穴盘孔数增大,蚁群算法收敛速度慢,且难于达到全局最优的问题,综合蚁群算法和贪心算法的优点,提出基于贪心—蚁群钵苗自动移栽路径分段寻优算法(GACS算法)。GACS算法首先将穴盘进行分段,然后利用蚁群算法进行段内最优路径,最后... 针对由于穴盘孔数增大,蚁群算法收敛速度慢,且难于达到全局最优的问题,综合蚁群算法和贪心算法的优点,提出基于贪心—蚁群钵苗自动移栽路径分段寻优算法(GACS算法)。GACS算法首先将穴盘进行分段,然后利用蚁群算法进行段内最优路径,最后利用贪心算法确定段间最优连接路径,从而实现钵苗自动移栽路径达到全局最优。以运行时间和路径长度为评价指标,将GACS算法与蚁群算法进行对比。结果表明:分段数是算法重要参数,50、72和128规格穴盘,所对应的最佳分段数分别为2、4和6。由于采用分段策略,GACS算法较蚁群算法在性能上有了显著提高,算法时间缩短到蚁群算法的20%以下,最优路径长度比蚁群算法更短,算法收敛速度更快。GACS算法能够有效地解决钵苗自动移栽过程中的路径优化问题,提高移栽效率。 展开更多
关键词 钵苗 自动移栽 路径优化 GACS算法 分段策略
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穴盘苗整排取苗机械臂设计与试验
8
作者 黄谞 王卫兵 +2 位作者 韩帅 鲁丁 赵广猛 《农机化研究》 北大核心 2023年第2期67-73,共7页
针对现有的取苗装置难以满足新疆辣椒、番茄穴盘苗高速、自动化移栽需求的现状,设计了一种整排取苗机械臂。介绍了自动取投苗系统和整排取苗机械臂的结构和工作原理,分析了取苗作业过程。由整排取苗机械臂工作空间包容目标工作空间得到... 针对现有的取苗装置难以满足新疆辣椒、番茄穴盘苗高速、自动化移栽需求的现状,设计了一种整排取苗机械臂。介绍了自动取投苗系统和整排取苗机械臂的结构和工作原理,分析了取苗作业过程。由整排取苗机械臂工作空间包容目标工作空间得到整排取苗机械臂关节尺寸参数优化的约束条件,以结构尺寸和工作所占空间最小为优化目标,使用遗传算法求出最优关节参数为大臂关节长321mm、中臂关节长678mm、小臂关节长403mm。使用Adams软件建立了整排取苗机械臂虚拟样机模型,对其取苗作业进行运动仿真,结果表明:该装置运动平顺,具有良好的运动特性,能够达到取苗极限位置。搭建样机试验平台,分析样机取苗性能,结果表明:对72孔穴盘的取苗速率为60株/min,取苗成功率为93.06%;对128孔穴盘的取苗速率为90株/min,取苗成功率为88.02%。装置具有较好的适用性,可为自动化取苗装备的研制提供参考。 展开更多
关键词 移栽机 取苗机械臂 参数优化 遗传算法 仿真分析
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穴盘苗补苗自动移栽路径规划优化研究 被引量：2
9
作者 程方启 《现代农业装备》 2023年第2期62-70,共9页
为了提高穴盘苗补苗自动移栽机的工作效率,需要对补苗自动移栽路径进行规划优化。本文构造了穴苗位置坐标与穴苗序号之间的映射关系公式,并基于欧式距离模型建立了移栽路径长度的目标函数。对于补苗自动移栽路径规划问题,采用遗传算法... 为了提高穴盘苗补苗自动移栽机的工作效率,需要对补苗自动移栽路径进行规划优化。本文构造了穴苗位置坐标与穴苗序号之间的映射关系公式,并基于欧式距离模型建立了移栽路径长度的目标函数。对于补苗自动移栽路径规划问题,采用遗传算法对目标函数进行求解。通过采取基于空穴孔数量染色体编码机制和最优染色体保存策略,提出了一个求解移栽路径规划优化的算法模型,并通过仿真试验对算法的有效性和效率进行了验证。结果表明,该算法与蚁群算法、标准遗传算法相比较,缩短了运算时间且可以获得最优的路径。 展开更多
关键词 穴盘苗 自动移栽 遗传算法 路径规划
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