Padrões internacionais baseados no protocolo de comunicação digital serial CAN - Controller Area Network - têm sido elaborados e adotados em aplicações que utilizam eletrônica embarcada em máquinas e implementos agrícolas. No Brasil, a aplicação do CAN é restrita a máquinas e implementos importados. Verifica-se também, a necessidade de fornecer subsídios e auxílio às pequenas e médias indústrias nacionais de equipamentos agrícolas, para que estas possam oferecer equipamentos compatíveis no mercado, através da implementação desses padrões em seus produtos. Este trabalho apresenta a pesquisa de circuitos integrados, transceptores, dispositivos de instrumentação mais elaborados (receptores GPS, computadores embarcáveis, computadores portáteis, rádios digitais e atuadores e sensores inteligentes) e protocolos de alto nível para o desenvolvimento de sistemas baseados no CAN. A sistematização dos resultados origina um documento referencial prático do CAN para projetos de máquinas e implementos agrícolas, e para automação de sistemas agrícolas, como estufas, sistemas de irrigação e criadouros. / International standards based on the digital data communication protocol CAN - Controller Area Network - are being developed and applied to embedded electronics in agricultural and environmental area to integrate different devices. In Brazil, the application of CAN is restricted to imported machines. Small and medium manufactures also need some support to apply this technology and offer compatible equipment to the market. This work present the searching of integrated circuits, transducers, elaborated devices (GPS receivers, embedded computers, handled computers, digital radios and intelligent sensors and actuators) and high level protocols for the development CAN based systems. The systematization of the results generate a practical reference documentation of CAN for agricultural machinery (tractor, combine and implements) designs and agricultural automation designs, such as irrigation, greenhouse and livestock systems.

Padrões internacionais baseados no protocolo de comunicação digital serial CAN - Controller Area Network - têm sido elaborados e adotados em aplicações que utilizam eletrônica embarcada em máquinas e implementos agrícolas. No Brasil, a aplicação do CAN é restrita a máquinas e implementos importados. Verifica-se também, a necessidade de fornecer subsídios e auxílio às pequenas e médias indústrias nacionais de equipamentos agrícolas, para que estas possam oferecer equipamentos compatíveis no mercado, através da implementação desses padrões em seus produtos. Este trabalho apresenta a pesquisa de circuitos integrados, transceptores, dispositivos de instrumentação mais elaborados (receptores GPS, computadores embarcáveis, computadores portáteis, rádios digitais e atuadores e sensores inteligentes) e protocolos de alto nível para o desenvolvimento de sistemas baseados no CAN. A sistematização dos resultados origina um documento referencial prático do CAN para projetos de máquinas e implementos agrícolas, e para automação de sistemas agrícolas, como estufas, sistemas de irrigação e criadouros. / International standards based on the digital data communication protocol CAN - Controller Area Network - are being developed and applied to embedded electronics in agricultural and environmental area to integrate different devices. In Brazil, the application of CAN is restricted to imported machines. Small and medium manufactures also need some support to apply this technology and offer compatible equipment to the market. This work present the searching of integrated circuits, transducers, elaborated devices (GPS receivers, embedded computers, handled computers, digital radios and intelligent sensors and actuators) and high level protocols for the development CAN based systems. The systematization of the results generate a practical reference documentation of CAN for agricultural machinery (tractor, combine and implements) designs and agricultural automation designs, such as irrigation, greenhouse and livestock systems.

Avanços positivos nas pesquisas em veículos agrícolas autônomos (VAA\'s) e de robôs agrícolas móveis (RAM\'s) têm sido conquistados nos últimos anos. Entretanto, um número limitado de trabalhos tem proposto sistemas robustos baseados em arquiteturas robóticas capazes de realizar operações múltiplas e idependentes, bem como adaptar-se às mudanças ambientais no campo. Por outro lado, em outras áreas de pesquisa, um número representativo de arquiteturas baseadas em comportamentos tem sido proposto para guiagem e para navegação autônomas de robôs móveis em ambientes não estruturados e/ou não explorados. No presente trabalho, uma arquitetura robótica baseada em comportamentos é desenvolvida para guiagem e navegação de RAM\'s e VAA\'s. Regras difusas são utilizadas para compor e coordenar comportamentos primitivos e comportamentos complexos. O desenvolvimento inclui: a implementação e a simulação da arquitetura em um mini-robô; a avaliação e a caracterização de sensores para o módulo perceptivo da arquitetura; e a aplicação de um método de análise baseado em um modelo matemático para auxiliar a composição de uma rede de comunicação digital baseada no protocolo CAN para sistemas de controle robóticos. Experimentos foram realizados para avaliar os comportamentos implementados e para avaliar a capacidade de operação da plataforma robótica em um ambiente agrícola simulado. Os resultados mostraram a viabilidade da abordagem proposta. A modularidade da arquitetura com a utilização de controladores difusos descentralizados simplificou a implementação da arquitetura. O processo de arbitragem difuso mostrou-se um método simples e viável para implementar a coordenação de comportamentos e para compor comportamentos complexos. A avaliação e caracterização de sensores, em especial de um sensor ultrassônico, permitiram a determinação de condições operacionais para a utilização desses sensores em VAA\'s ou em RAM\'s. A aplicação do modelo matemático para a rede permitiu a análise de desempenho da rede CAN para diferentes equipamentos e sob diferentes parâmetros de configuração para aplicação em um RAM. / Positive advances on AVV (Agricultural Autonomous Vehicle) and MAR (Mobile Agricultural Robot) research are noticed in recent years. However, a limited number of works have proposed reliable systems based on a robotic architectures that are able to perform multiple and independent operations, as well as to self-adapt under changing environmental conditions in the field. In other hand, in other research areas a considerable number of behavior-based architectures have been proposed for mobile robot for autonomous guidance and navigation in unstructured and/or in unexplored environments. At this work, a robotic behavior-based architecture is developed for guidance and navigation of AAV and MAR. Fuzzy rules are used to compose and coordinate the primitive and the complex behaviors. The development includes: the implementation and the simulation of the proposed architecture on a mini-robot; the evaluation and characterization of sensors for the perceptive module of the architecture; and the application of an analysis method based on a mathematical model to assist the composition of a digital communication networks based on the CAN protocol for robot control systems. Experiments have been performed to evaluate the implemented behaviors and to evaluate the operation ability of the robotic platform on a simulated agricultural environment. The results show the feasibility of the proposed approach. The modularity of the architecture by using decentralized fuzzy controllers simplifies the implementation of the robotic architecture. The fuzzy arbitration process is an easy and a feasible method to implement the behavior coordination and to compose complex behaviors. The sensors evaluation and characterization, in particular of an ultrasonic sensor, have allowed establishing operational conditions for using them in AAV or in a MAR. The application of the network mathematical model has allowed the performance analysis of the CAN-based networks under differentiated equipment and configuration parameters for applications in a MAR.

A Navegação é um dos maiores problemas na robótica móvel, sua função consiste em guiar o robô em um espaço de trabalho por um caminho plausível durante um determinado intervalo de tempo que o leve de um ponto inicial a um ponto final definido. É possível separar esse processo em vários níveis como, a localização do robô no espaço de trabalho, o planejamento de um caminho admissível, a geração de uma trajetória e por fim o controle desse trajeto. Este trabalho apresenta a proposta de desenvolvimento dos níveis de geração e controle de trajetória para um veículo terrestre de grande porte para uso em ambientes de trabalho semiestruturados, principalmente em ambientes agrícolas. Para tal propósito se utiliza o conceito de trajetórias baseadas em clotóides e predefinidas para um sistema bidimensional (X, Y). O gerador de trajetória proposto neste trabalho determina uma função contínua que considera as restrições cinemáticas e determina o tempo de trabalho, a posição e orientação do robô na posição final. As informações determinadas pela função são utilizadas por um controlador de lógica fuzzy para determinar as velocidades linear e angular do robô. Para validar trajetória planejada e o controlador, foram realizados testes nas plataformas robóticas Helvis-III, um protótipo simples com sistema de esterçamento nas rodas dianteiras estilo Ackermann e o RAM (Robô agrícola Móvel) - um veículo de grande porte com estrutura de esterçamento nas 2 rodas com estilo Ackermann de condução. O sistema demonstra bom desempenho, devido ao fato de que o desvio do caminho mantém uma media de 3 metros em base ao valor real e uma média de 0.5 metros em relação ao calculado, estando dentro dos padrões dos sensores GNSS usados para os testes experimentais. / Navigation is one of the biggest problems in mobile robotics, its ban on guiding the robot in a workspace by a plausible path over a defined interval of time than the level of a starting point and a definite endpoint. It is possible to separate the process at some levels such as the location of the robot in the workspace, the planning of a permissible path, the generation of a path and a process of control of that path. This paper presents a proposal for the development of teaching levels and trajectory control for a large land vehicle for use in semi structured work environments, mainly in agricultural environments. To do this, use the concept of routines in clothoids and predefined for a two-dimensional system (X, Y). The generator of trajectory standard this risk is work in the risk control risk, and the risk and the status of work, the status of the risk and work of the position. As one of the reasons for the function are used by a fuzzy logic controller to determine the linear and angular velocities of the robot. To validate the planned trajectory and controller, they were actually tested on the Helvis-III robotic platforms, a simple prototype with the Ackermann advanced style wheel-arming system and the RAM (Mobile Shared Robot) - a large vehicle with structure of Ackermann style 2-wheel steering. The system should be good performance, by the same of the tracking of average pathways and of three meters in base to value and average of 0.5 meters in body the year, being based on the limits of GNSS used for test experimental tests.

A Navegação é um dos maiores problemas na robótica móvel, sua função consiste em guiar o robô em um espaço de trabalho por um caminho plausível durante um determinado intervalo de tempo que o leve de um ponto inicial a um ponto final definido. É possível separar esse processo em vários níveis como, a localização do robô no espaço de trabalho, o planejamento de um caminho admissível, a geração de uma trajetória e por fim o controle desse trajeto. Este trabalho apresenta a proposta de desenvolvimento dos níveis de geração e controle de trajetória para um veículo terrestre de grande porte para uso em ambientes de trabalho semiestruturados, principalmente em ambientes agrícolas. Para tal propósito se utiliza o conceito de trajetórias baseadas em clotóides e predefinidas para um sistema bidimensional (X, Y). O gerador de trajetória proposto neste trabalho determina uma função contínua que considera as restrições cinemáticas e determina o tempo de trabalho, a posição e orientação do robô na posição final. As informações determinadas pela função são utilizadas por um controlador de lógica fuzzy para determinar as velocidades linear e angular do robô. Para validar trajetória planejada e o controlador, foram realizados testes nas plataformas robóticas Helvis-III, um protótipo simples com sistema de esterçamento nas rodas dianteiras estilo Ackermann e o RAM (Robô agrícola Móvel) - um veículo de grande porte com estrutura de esterçamento nas 2 rodas com estilo Ackermann de condução. O sistema demonstra bom desempenho, devido ao fato de que o desvio do caminho mantém uma media de 3 metros em base ao valor real e uma média de 0.5 metros em relação ao calculado, estando dentro dos padrões dos sensores GNSS usados para os testes experimentais. / Navigation is one of the biggest problems in mobile robotics, its ban on guiding the robot in a workspace by a plausible path over a defined interval of time than the level of a starting point and a definite endpoint. It is possible to separate the process at some levels such as the location of the robot in the workspace, the planning of a permissible path, the generation of a path and a process of control of that path. This paper presents a proposal for the development of teaching levels and trajectory control for a large land vehicle for use in semi structured work environments, mainly in agricultural environments. To do this, use the concept of routines in clothoids and predefined for a two-dimensional system (X, Y). The generator of trajectory standard this risk is work in the risk control risk, and the risk and the status of work, the status of the risk and work of the position. As one of the reasons for the function are used by a fuzzy logic controller to determine the linear and angular velocities of the robot. To validate the planned trajectory and controller, they were actually tested on the Helvis-III robotic platforms, a simple prototype with the Ackermann advanced style wheel-arming system and the RAM (Mobile Shared Robot) - a large vehicle with structure of Ackermann style 2-wheel steering. The system should be good performance, by the same of the tracking of average pathways and of three meters in base to value and average of 0.5 meters in body the year, being based on the limits of GNSS used for test experimental tests.

Avanços positivos nas pesquisas em veículos agrícolas autônomos (VAA\'s) e de robôs agrícolas móveis (RAM\'s) têm sido conquistados nos últimos anos. Entretanto, um número limitado de trabalhos tem proposto sistemas robustos baseados em arquiteturas robóticas capazes de realizar operações múltiplas e idependentes, bem como adaptar-se às mudanças ambientais no campo. Por outro lado, em outras áreas de pesquisa, um número representativo de arquiteturas baseadas em comportamentos tem sido proposto para guiagem e para navegação autônomas de robôs móveis em ambientes não estruturados e/ou não explorados. No presente trabalho, uma arquitetura robótica baseada em comportamentos é desenvolvida para guiagem e navegação de RAM\'s e VAA\'s. Regras difusas são utilizadas para compor e coordenar comportamentos primitivos e comportamentos complexos. O desenvolvimento inclui: a implementação e a simulação da arquitetura em um mini-robô; a avaliação e a caracterização de sensores para o módulo perceptivo da arquitetura; e a aplicação de um método de análise baseado em um modelo matemático para auxiliar a composição de uma rede de comunicação digital baseada no protocolo CAN para sistemas de controle robóticos. Experimentos foram realizados para avaliar os comportamentos implementados e para avaliar a capacidade de operação da plataforma robótica em um ambiente agrícola simulado. Os resultados mostraram a viabilidade da abordagem proposta. A modularidade da arquitetura com a utilização de controladores difusos descentralizados simplificou a implementação da arquitetura. O processo de arbitragem difuso mostrou-se um método simples e viável para implementar a coordenação de comportamentos e para compor comportamentos complexos. A avaliação e caracterização de sensores, em especial de um sensor ultrassônico, permitiram a determinação de condições operacionais para a utilização desses sensores em VAA\'s ou em RAM\'s. A aplicação do modelo matemático para a rede permitiu a análise de desempenho da rede CAN para diferentes equipamentos e sob diferentes parâmetros de configuração para aplicação em um RAM. / Positive advances on AVV (Agricultural Autonomous Vehicle) and MAR (Mobile Agricultural Robot) research are noticed in recent years. However, a limited number of works have proposed reliable systems based on a robotic architectures that are able to perform multiple and independent operations, as well as to self-adapt under changing environmental conditions in the field. In other hand, in other research areas a considerable number of behavior-based architectures have been proposed for mobile robot for autonomous guidance and navigation in unstructured and/or in unexplored environments. At this work, a robotic behavior-based architecture is developed for guidance and navigation of AAV and MAR. Fuzzy rules are used to compose and coordinate the primitive and the complex behaviors. The development includes: the implementation and the simulation of the proposed architecture on a mini-robot; the evaluation and characterization of sensors for the perceptive module of the architecture; and the application of an analysis method based on a mathematical model to assist the composition of a digital communication networks based on the CAN protocol for robot control systems. Experiments have been performed to evaluate the implemented behaviors and to evaluate the operation ability of the robotic platform on a simulated agricultural environment. The results show the feasibility of the proposed approach. The modularity of the architecture by using decentralized fuzzy controllers simplifies the implementation of the robotic architecture. The fuzzy arbitration process is an easy and a feasible method to implement the behavior coordination and to compose complex behaviors. The sensors evaluation and characterization, in particular of an ultrasonic sensor, have allowed establishing operational conditions for using them in AAV or in a MAR. The application of the network mathematical model has allowed the performance analysis of the CAN-based networks under differentiated equipment and configuration parameters for applications in a MAR.

A agricultura de precisão e as práticas agrícolas que levam em consideração a proteção do meio ambiente trouxeram, com as suas evoluções, uma série de desafios para a pesquisa. A escala de amostragem e a precisão exigida por estas novas práticas agrícolas muitas vezes são maiores que as exigidas pela agricultura tradicional, elevando os custos de produção. Todo esse processo demanda um expressivo número de pesquisas em desenvolvimento de instrumentos para automação. Entre elas destaca-se a utilização de técnicas de sensoriamento remoto baseado na utilização de tecnologia de sensores On-The-Go, atrelado a sistemas de informação geográfica, os quais são adaptados e desenvolvidos para o uso agrícola. Com esse objetivo, a aplicação de robôs agrícolas móveis é vista como forte tendência, principalmente na União Europeia, Estado Unidos e Japão. No Brasil existe a necessidade da realização de pesquisas para o desenvolvimento de plataformas robóticas, que sirvam de base para sistemas de navegação semi-autônomos e autônomos, que facilitem as operações de aquisição de dados em campo. O objetivo desse trabalho é descrever o projeto de uma plataforma experimental para aquisição de dados e para desenvolvimento de tecnologias de veículos autônomos para operar em ambientes agrícolas. A proposta é baseada em uma sistematização de trabalhos científicos evidenciando as principais metodologias e tecnologias empregadas em veículos e robôs agrícolas, que serviram como base para a construção do modelo apresentado nesse trabalho. A plataforma deve permitir a aquisição em massa de dados em campo para estudo da variabilidade espacial através de sensores e equipamentos que serão embarcados na estrutura. / Precision agriculture and agricultural practices which take into account environment protection leads to several research challenges. Sampling scale and the precision required by these new agricultural practices are often higher than those required by traditional agriculture, raising the costs of production. This whole process requests an expressive number of researches in developing automation instruments. Among them, highlights the use of remote sensing techniques based on the use of On-the-Go sensors technology, coupled to a geographic information system adapted and developed for agricultural use. Aiming this, the application of agricultural mobile robots is a strong tendency, mainly in the European Union, USA and Japan. In Brazil, researches are necessary for the development of robotics platforms, serving as a basis for semi-autonomous and autonomous navigation systems, facilitating data acquisition in the field. The aim of this work is to describe the project of an experimental platform for data acquisition and for the development of autonomous vehicles technologies to operate in agricultural environments. The proposal is based on a systematization of scientific work containing the main methodologies and technologies employed in agricultural vehicles and robots, which were used as a basis for construction of the presented model. The platform shall allow acquisition of field data to study the spatial variability through sensors and equipment that will be loaded in the structure.

A agricultura de precisão e as práticas agrícolas que levam em consideração a proteção do meio ambiente trouxeram, com as suas evoluções, uma série de desafios para a pesquisa. A escala de amostragem e a precisão exigida por estas novas práticas agrícolas muitas vezes são maiores que as exigidas pela agricultura tradicional, elevando os custos de produção. Todo esse processo demanda um expressivo número de pesquisas em desenvolvimento de instrumentos para automação. Entre elas destaca-se a utilização de técnicas de sensoriamento remoto baseado na utilização de tecnologia de sensores On-The-Go, atrelado a sistemas de informação geográfica, os quais são adaptados e desenvolvidos para o uso agrícola. Com esse objetivo, a aplicação de robôs agrícolas móveis é vista como forte tendência, principalmente na União Europeia, Estado Unidos e Japão. No Brasil existe a necessidade da realização de pesquisas para o desenvolvimento de plataformas robóticas, que sirvam de base para sistemas de navegação semi-autônomos e autônomos, que facilitem as operações de aquisição de dados em campo. O objetivo desse trabalho é descrever o projeto de uma plataforma experimental para aquisição de dados e para desenvolvimento de tecnologias de veículos autônomos para operar em ambientes agrícolas. A proposta é baseada em uma sistematização de trabalhos científicos evidenciando as principais metodologias e tecnologias empregadas em veículos e robôs agrícolas, que serviram como base para a construção do modelo apresentado nesse trabalho. A plataforma deve permitir a aquisição em massa de dados em campo para estudo da variabilidade espacial através de sensores e equipamentos que serão embarcados na estrutura. / Precision agriculture and agricultural practices which take into account environment protection leads to several research challenges. Sampling scale and the precision required by these new agricultural practices are often higher than those required by traditional agriculture, raising the costs of production. This whole process requests an expressive number of researches in developing automation instruments. Among them, highlights the use of remote sensing techniques based on the use of On-the-Go sensors technology, coupled to a geographic information system adapted and developed for agricultural use. Aiming this, the application of agricultural mobile robots is a strong tendency, mainly in the European Union, USA and Japan. In Brazil, researches are necessary for the development of robotics platforms, serving as a basis for semi-autonomous and autonomous navigation systems, facilitating data acquisition in the field. The aim of this work is to describe the project of an experimental platform for data acquisition and for the development of autonomous vehicles technologies to operate in agricultural environments. The proposal is based on a systematization of scientific work containing the main methodologies and technologies employed in agricultural vehicles and robots, which were used as a basis for construction of the presented model. The platform shall allow acquisition of field data to study the spatial variability through sensors and equipment that will be loaded in the structure.