[發(fā)明專利]一種基于人工蟻群的穴盤苗自動(dòng)化移栽路徑優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410148634.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-14
• 公開（公告）號(hào): CN103955753A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣煥煜;蔣卓華;周鳴川;童俊華;胡楊;盧勁竹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種穴盤苗移栽路徑優(yōu)化方法，尤其是涉及一種基于人工蟻群的穴盤苗自動(dòng)化移栽路徑優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

工廠化穴盤育苗的成苗率一般在80%-95%之間，穴盤內(nèi)除了未發(fā)芽和漏播的孔穴外，還有劣質(zhì)不健康缽苗，不利于后續(xù)機(jī)械化作業(yè)和出廠銷售。因此穴盤苗出廠前需要進(jìn)行不健康苗的剔除和補(bǔ)苗作業(yè)。設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)化缽苗移栽機(jī)通過機(jī)器視覺檢測(cè)缽苗的健康狀況和位置信息，并通過移栽系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)苗和稀植作業(yè)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工移栽，從而降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，并且具有較好的移栽一致性。

穴盤苗進(jìn)入自動(dòng)化缽苗移栽機(jī)的補(bǔ)苗移栽系統(tǒng)，經(jīng)視覺檢測(cè)確定各苗缽的健康狀況和位置信息后,待補(bǔ)穴盤中的不健康缽苗將被剔除形成空穴，移栽手爪再將移栽穴盤中的健康苗缽取出補(bǔ)種到待補(bǔ)穴盤的空穴中去。一個(gè)周期內(nèi)，移栽手爪的運(yùn)動(dòng)軌跡稱為移栽路徑。移栽路徑具有一定的方向性，移栽手爪必須從起點(diǎn)出發(fā)，往返于移栽穴盤和待補(bǔ)穴盤之間，并進(jìn)行重復(fù)取苗、持苗和缽苗釋放動(dòng)作，直到完成所有空穴的填補(bǔ)后回到起點(diǎn)。空穴隨機(jī)分布于待補(bǔ)穴盤內(nèi)，移栽穴盤內(nèi)的可移栽苗缽也具有多種選擇。可移栽缽苗選擇的不同和空穴補(bǔ)種順序的不同都會(huì)產(chǎn)生不同的移栽路徑，并且這些路徑的長(zhǎng)度相差很大。移栽過程中移栽手爪花費(fèi)大量時(shí)間往返于移栽穴盤和待補(bǔ)穴盤之間，那么找到一條相對(duì)較短的移栽路徑便可以大大提高補(bǔ)苗作業(yè)的效率。已有的研究中，貪心優(yōu)化方法的優(yōu)化效果不是很明顯，遺傳優(yōu)化方法在處理少量空穴時(shí)效果較好，但當(dāng)空穴數(shù)量較大時(shí)效果不理想，并且不能處理只有一個(gè)空穴時(shí)的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于人工蟻群的穴盤苗自動(dòng)化移栽路徑優(yōu)化方法，能夠有效縮短補(bǔ)苗過程中移栽手爪的運(yùn)動(dòng)路徑，減少工序時(shí)長(zhǎng)及能耗，提高作業(yè)效率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括以下步驟：

1）通過機(jī)器視覺方法確定待補(bǔ)苗盤和移栽苗盤的缽苗健康狀況以及位置信息，生成苗盤矩陣，并進(jìn)行正負(fù)節(jié)點(diǎn)編號(hào)，初始化信息素濃度；

2）人工螞蟻采用輪盤賭的方法選擇下一個(gè)訪問節(jié)點(diǎn)，將訪問過的節(jié)點(diǎn)加入禁忌表，確保節(jié)點(diǎn)不會(huì)被重復(fù)訪問，并且記錄人工螞蟻所訪問的路徑，得到最短路徑長(zhǎng)度以及該路徑的各個(gè)節(jié)點(diǎn)編號(hào)順序；

3）全局更新信息素，完成后清空禁忌表；

4）重復(fù)上述步驟2）～3），記錄各輪人工螞蟻路徑訪問中的最短路徑，輸出得到所有路徑訪問中的最短路徑。

所述的通過機(jī)器視覺方法確定待補(bǔ)苗盤和移栽苗盤的缽苗健康狀況以及位置信息，生成苗盤矩陣，并進(jìn)行正負(fù)節(jié)點(diǎn)編號(hào)，初始化信息素濃度，其具體方法如下：

1.1）經(jīng)過機(jī)器視覺檢測(cè)及不健康缽苗剔除之后，將一個(gè)m×n規(guī)格的穴盤對(duì)應(yīng)為一個(gè)m×n的矩陣，穴盤內(nèi)的空穴對(duì)應(yīng)矩陣中的0值，穴盤內(nèi)的健康缽苗對(duì)應(yīng)矩陣中的1值；

1.2）將待補(bǔ)穴盤中的空穴作為空穴節(jié)點(diǎn)i用負(fù)數(shù)依次從-1開始進(jìn)行整數(shù)編號(hào)，即為-1,-2,-3,…,-p，將移栽穴盤中的健康缽苗作為缽苗節(jié)點(diǎn)j用正數(shù)依次從1開始進(jìn)行整數(shù)編號(hào)，即為1,2,3,…,q，移栽手爪初始位置作為初始節(jié)點(diǎn)用0進(jìn)行編號(hào)；

1.3）任意的空穴節(jié)點(diǎn)i和缽苗節(jié)點(diǎn)j之間的有效子路徑長(zhǎng)度d_ij計(jì)算如下公式1：

dij=(xi+xj)2+(yi-yj)2---(1)]]>