[pt] Nos últimos anos, os robôs móveis têm emergido como uma solução alternativa
para o aumento do nível de automação e mecanização na agricultura.
Neste contexto, o foco da agricultura de precisão é a otimização do uso de
insumos, redução de perdas nas lavouras, redução do desperdício de água
e melhorar a produtividade em áreas cada vez menores, tornando a produção
mais eficiente e sustentável. Os robôs agrícolas, ou AgBots podem
ser controlados remotamente ou atuar de forma autônoma, utilizando diferentes
sistemas de locomoção, bem como serem equipados com atuadores
e sensores que lhes permitem realizar diversas tarefas agrícolas, tais como
plantio, colheita, poda, fenotipagem, monitoramento e coleta de dado, entre
outros. Neste trabalho será realizado um estudo em robôs móveis com
rodas direcionado para os modelos de tração diferencial e no modelo similar
ao carro (com atuação do sistema de direção) e suas aplicações em
navegação autônoma em ambientes agrícolas. A modelagem e o projeto de
controle baseiam-se em técnica clássicas e avançadas, utilizando abordagens
de controle robusto por modo deslisante, tanto de primeira como de segunda
ordens (Super Twisting Algorithm) para lidar com incertezas e interferências
externas, comumente encontradas no tipo de ambiente agrícola a que se
destina. Teste de verificação e validação são realizados através de simulações
numéricas (MATLAB) e em ambiente de virtualização 3D (Gazebo). Testes
experimentais preliminares são incluídos para ilustrarem as possibilidades
de aplicação das metodologias de controle propostas em um ambiente real.
Conclusões a respeito do trabalho são apresentadas, desenvolvendo uma discussão
sobre os seus pontos mais relevantes, bem como sobre as perspectivas
de melhorias futuras e pontos que ainda podem ser melhor pesquisados. / [en] In the last years, mobile robots have emerged as an alternative solution
for increasing the levels of automation and mechanization in agricultural
fields. In this context, the key idea of precision agriculture is to optimize
the use of production inputs, crop losses, waste of water and to increase
the crop production in small areas, in an efficient and sustainable manner.
Agricultural robots or AgBots may be autonomous or remotely controlled,
being endowed with different types of locomotion apparatus, actuation and
sensory systems, as well as specialized tools which enable them to carry out
a number of agricultural tasks such as, seeding, pruning, harvesting, phenotyping,
monitoring and data collection. In this work, we perform a study
on two type of wheeled mobile robots (i.e., differential-drive and car-like)
and their application for autonomous navigation in agricultural fields. The
modeling and control design is based on classical and advanced approaches,
using robust control approaches such as Sliding Mode Control (first order)
and Super Twisting Algorithm (second order) to deal with parametric uncertainties
and external disturbances, commonly founded in agricultural fields.
Verification and validation are carried out by means of numerical simulations
in MATLAB and 3D computer simulations in Gazebo. Preliminary
experimental tests are included to illustrate the performance and feasibility
of the proposed modeling and control methodologies. Concluding remarks
and perspectives are presented to summarize the strengths and weaknesses
of the proposed solution and to suggest the scope for future improvements.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:51589 |
| Date | 25 February 2021 |
| Creators | ADALBERTO IGOR DE SOUZA OLIVEIRA |
| Contributors | ANTONIO CANDEA LEITE, ANTONIO CANDEA LEITE, ANTONIO CANDEA LEITE, ANTONIO CANDEA LEITE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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