複雑な果樹園環境におけるモバイルロボットの経路計画の改善：連続双方向Quick-RRT*アルゴリズム

不規則な障害物が多数存在する果樹園において、効率的な障害物回避経路計画は重要です。本論文では、双方向RRT（Bi-RRT）およびQuick-RRT*アルゴリズムに基づく連続双方向Quick-RRT*（CBQ-RRT*）アルゴリズムを提案し、非ホロノミックモバイルロボットアプリケーションにおけるQuick-RRT*アルゴリズムの限界を克服するために、経路の滑らかさと長さを評価する拡張コスト関数を提案します。Bi-RRTアルゴリズムの双方向木の拡張によって引き起こされるジグザグを改善するために、CBQ-RRT*は双方向木の接続点での経路の滑らかさの問題を効果的に解決するCreateConnectNode最適化手法を提案します。ROSプラットフォームで実施したシミュレーションでは、CBQ-RRT*がさまざまな果樹園のレイアウトや地形条件において効率性において単方向Quick-RRT*を上回ることが示されました。Bi-RRT*と比較して、CBQ-RRT*は平均経路長を8.5％、最大進行方向角を21.7％それぞれ減少させました。さらに、フィールドテストにおいてCBQ-RRT*の優れた性能が確認され、平均最大経路横方向誤差が0.334 mであり、Bi-RRT*およびQuick-RRT*に対して大きな改善が見られました。これらの改善は、複雑な果樹園環境におけるCBQ-RRT*の効果を示しています。