Revisión de Métodos de Planificación de Camino de Cobertura para Entornos Agrícolas

TL;DR

Este trabajo aborda el problema de la planificación de caminos de cobertura (CPP) en entornos agrícolas, donde un robot debe recorrer de forma completa un campo respetando las hileras y restricciones de movimiento no holonómicas. Propone dos técnicas centrales: descomposición en celdas para espacios con obstáculos y selección de franjas para recorrer hileras paralelas, y las desarrolla dentro de un marco de grafos, conectando con el problema del viajante (TSP) para optimizar la secuencia de franjas mediante costos basados en distancias y giros. Además, discute una vía para combinar ambas técnicas en un plan global mediante un grafo ampliado que permite transiciones entre extremos de franjas, añadiendo flexibilidad a costa de mayor complejidad. Las conclusiones señalan la necesidad de evaluación cuantitativa y la implementación en el robot desmalezador de CIFASIS, con pruebas en simulación Gazebo y validación en prototipo real, para validar mejoras en eficiencia y cobertura.

Abstract

The use of an efficient coverage planning method is key for autonomous navigation in agricultural environments, where a robot must cover large areas of crops. This paper generally reviews the current state of the art of coverage path planning methods. Two widely used techniques applicable to agricultural environments are described in detail. The first consists of breaking down a complex field with obstacles into simpler subregions known as cells, to subsequently generate a coverage pattern in each of them. The second analyzes spaces composed of parallel strips through which the robot must circulate, in order to find the optimal order of visiting strips that minimizes the total distance traveled. Additionally, the combination of both techniques is discussed in order to obtain a more efficient global coverage plan. This analysis was conceived to be implemented with the soybean crop weeding robot developed at CIFASIS (CONICET-UNR).

Figures (8)

• Figure 1: Robot desmalezador desarrollado en el CIFASIS.
• Figure 2: Puntos críticos $p_1$ y $p_2$ en bordes suaves.
• Figure 3: Punto crítico $p_3$ y su gradiente generalizado.
• Figure 4: Descomposición en celdas.
• Figure 5: Maniobras de giro entre franjas.