Fields2Cover

Biblioteca de planificación de rutas de cobertura para vehículos agrícolas autónomos

Licencia

BSD-3-Clause

Resumen

Fields2Cover es una biblioteca C++ para generar rutas de cobertura robustas y eficientes para vehículos agrícolas autónomos. Implementa un pipeline modular de generación de cabeceras, creación de pasadas, planificación de rutas y planificación de trayectorias, diseñado específicamente para la agricultura de precisión. La biblioteca maneja geometrías de parcelas reales, incluidos límites irregulares, obstáculos y patrones de giro en cabecera. Admite varios algoritmos de cobertura y puede utilizarse en cualquier vehículo que realice una cobertura sistemática de superficies, desde tractores y pulverizadores hasta robots cortacésped y drones de topografía.

Fields2Cover es una biblioteca de código abierto que genera rutas de cobertura robustas y eficientes para vehículos agrícolas autónomos. Publicada en IEEE Robotics and Automation Letters, aborda el problema de la planificación de rutas de cobertura (CPP) con una arquitectura modular que divide la tarea en cuatro etapas combinables: generación de cabeceras, creación de pasadas, planificación de rutas y planificación de trayectorias.

Gracias a su diseño modular, cada etapa puede configurarse de forma independiente con distintos algoritmos. La versión 2.0 introdujo capacidades importantes, como el soporte para parcelas no convexas y la evitación de obstáculos mediante descomposición trapezoidal y boustrofedónica, además de la integración con Google OR-Tools para una planificación de rutas optimizada globalmente.

Aunque se desarrolló principalmente para la agricultura, sus algoritmos subyacentes se aplican a cualquier ámbito que requiera una cobertura completa de superficies, desde robots de limpieza hasta drones de topografía. Fields2Cover ofrece interfaces tanto en C++ como en Python, lo que la hace accesible tanto para sistemas embebidos en tiempo real como para flujos de trabajo de prototipado rápido.

Por qué importa

Fields2Cover cubre un vacío crítico en la robótica agrícola al ofrecer la primera biblioteca integral de código abierto para la planificación de rutas de cobertura con algoritmos revisados por pares. Permite a los vehículos autónomos cubrir parcelas enteras de forma eficiente, gestionando restricciones reales como las cabeceras, los obstáculos y las formas de parcela no convexas.

Qué problema resuelve

Planificar rutas de cobertura eficientes para robots agrícolas es complejo: las parcelas tienen formas irregulares, obstáculos y restricciones operativas que los planificadores de rutas genéricos no pueden manejar. Fields2Cover ofrece un pipeline modular diseñado específicamente para la cobertura agrícola, desde la generación de cabeceras, pasando por la creación de pasadas y la optimización de rutas, hasta la planificación final de trayectorias.

Puntos clave

Pipeline modular: generación de cabeceras, creación de pasadas, planificación de rutas y planificación de trayectorias
La versión 2.0 añade soporte para parcelas no convexas y parcelas con obstáculos
Incluye descomposición trapezoidal y boustrofedónica para formas de parcela complejas
Optimización de rutas con Google OR-Tools para un orden óptimo de las pasadas
Interfaces en C++ y en Python para una integración flexible

Para quién es

Investigadores y empresas de robótica agrícola que desarrollan maquinaria agrícola autónoma
Ingenieros de vehículos autónomos que trabajan en problemas de planificación de rutas de cobertura
Desarrolladores de agricultura de precisión que crean herramientas de planificación de operaciones de campo
Investigadores en robótica que estudian la planificación de rutas de cobertura en cualquier ámbito

Limitaciones

Centrada en la planificación offline: no está diseñada para la replanificación reactiva u online
Optimizada principalmente para casos de uso agrícolas con supuestos de terreno llano
Requiere comprender los conceptos de CPP (cabeceras, pasadas, giros) para usarla con eficacia
Aún no se abordan el terreno 3D ni las pendientes