龙岩市2016年“三下乡”活动在上杭县通贤镇举行

想象一下：在果园里，你正操作着新购置的自助式果园喷雾机进行喷洒作业。谁承想，新设备遇到灌溉管、电线杆等障碍物，它竟寸步难行，甚至不幸“翻车”？

搭载新算法的自动农用车 本文图片均由通讯员供图

日前，浙江大学杭州国际科创中心彭晨研究员团队给出了解决方案——创新研发出“自主农用车辆轨迹规划算法”。该算法能让农业自动驾驶车辆背负复杂机具执行喷药、除草等精细操作时，在复杂环境中灵活转弯，兼顾安全与效率。。

“我们主要为自动驾驶农业车辆设计了一套兼顾安全与效率的地头转弯轨迹规划器，让它能在复杂现实环境里转得过去，而且行驶更快更稳。”彭晨介绍道。

这套规划器的“聪明”之处，首先体现在其规划路线的“前端”。团队创新性地采用了新算法——覆盖圆-地图膨胀的混合A*。

简单来说,这个新算法就是将农用车和它携带农具后的复杂构型，简化成多个圆，把车辆复杂外形的检测，转换成对圆心点检测，使得路径搜索效率大幅提升。

配备KMS喷雾器的电动拖拉机在地头执行转弯轨迹的示意图

这样一来，农用车就能更快地算出安全的转弯路线。彭晨指出，研究结果表明，首次规划出安全转弯路线的时间，比传统方法平均缩短了约85%，响应速度可达毫秒级。这意味着即使中途遇到意外需要临时改道，系统也能瞬间重新规划。

不光如此，团队还优化了路线部分的算法框架。它能给多台协作的农用车和它们携带的农具，各自画出一个“安全区”，保证它们在作业时不会互相碰撞。“计算这些‘安全区’所需的时间，比当前国际最先进的优化方法还要少91%。”彭晨补充道。

搭载新算法的自动农用车

那么，这在现实场景中应用有怎样实实在在的优势呢？

“过去，当拖拉机挂着长长的喷药杆，或者收割机拖着宽大的割台时，车辆的‘大脑’往往把它们视为分散的‘零件’，规划转弯路线时束手束脚，非常保守。”彭晨解释道，“而现在，无论挂载什么工具，我们的系统都能把它们和车身视为一个灵活协调的整体来规划。”

这意味着，以后不管是在狭窄的地头、边界不规则的地方，还是多台农用车一起干活，甚至遇到突然出现的障碍物，农用车都能实时生成安全、平滑且时间最优的避障路线。

“整个过程，就像赛车在专业赛道上过弯一样‘丝滑流畅’。”彭晨形象地描述道。

三轮机器人搭载喷雾臂的测试结果：(a) 无障碍物场景，(b) 地头空间存在障碍物场景。图中显示了环境与自主农业车辆(AAV)的几何表征，黑色虚线为规划轨迹，彩色实线为实际轨迹（颜色代表速度差异）

前不久，“自主农用车辆轨迹规划算法”工作还入选了IEEE/RSJ智能机器人与系统国际会议2025年会论文，今年10月将亮相大会。

“我们始终以国家战略需求与产业应用为导向，深耕智能机器人核心技术的研发与转化。”彭晨表示，接下来团队会继续打磨技术，让更多农户用上这样的 “聪明农机”，让种地变得更轻松、更高效。