Autonomous agricultural robot - collision avoidance methods overview

• Autorzy: Jasiński M. , Mączak J. , Szulim P. , Radkowski S.

Warianty tytułu

PL

Autonomiczny robot rolniczy - przegląd metod unikania przeszkód

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the paper is to make collision avoidance methods overview, used in navigation system of autonomous robot for sowing and wide row planting. Autonomous work of the robot in range of traction and agronomic processes will be implemented on the basis of data from a many sensors (cameras, sensors position, sensors distance, and others). Positive test results will allow for the use of the robot in organic crops requiring mechanical removal of weeds or in crops with application of selective liquid agrochemicals limited to the minimum. The collision avoidance was divided into two different subproblems: detecting the obstacle and avoiding the obstacle. The obstacles will be detected from the 2D laser scanner measurements with the help of a clustering algorithm. It's was the path tracking method based on the Nonlinear Model Predictive Control (NMPC).

PL

Celem referatu jest przedstawienie metod unikania przeszkód wykorzystanych w systemie nawigacji autonomicznego robota polowego przeznaczonego do siewu i pielęgnacji upraw szerokorzędowych. Autonomiczna praca robota w zakresie trakcji i realizacji procesów agrotechnicznych realizowana będzie na podstawie danych z szeregu czujników (kamery, czujniki położenia, odległości i inne). Pozytywne wyniki badań pozwolą na zastosowanie robota w ekologicznych uprawach wymagających mechanicznego usuwania chwastów, lub w uprawach z ograniczonym do minimum selektywnym stosowaniem ciekłych agrochemikaliów. W metodach unikania przeszkód ważne są dwa cele: wykrycie przeszkody i ominięcie przeszkody. W tym przypadku przeszkoda będzie wykrywana na podstawie pomiarów ze skanera laserowego 2D, z wykorzystaniem algorytmu klasteryzacji. Jest to metoda śledzenia ścieżki na podstawie nieliniowego modelu sterowania predykcyjnego NMPC (Nonlinear Model Predictive Control).

Słowa kluczowe

EN

agriculture robot; care of plants; autonomous work; collision avoidance method

PL

robot rolniczy; ochrona roślin; praca autonomiczna; metoda unikania przeszkód

• Wydawca: Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 2/106
• Strony: 37--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Jasiński M.

• Institute of Vehicles, Warsaw University of Technology

autor

Mączak J.

• Institute of Vehicles, Warsaw University of Technology

autor

Szulim P.

• Institute of Vehicles, Warsaw University of Technology

autor

Radkowski S.

• Faculty Automotives and Heavy Machinery Design, Warsaw University of Technology

Bibliografia

• [1] Marcin Jasiński, Jędrzej Mączak, Stanisław Radkowski, Roman Rogacki, Jarosław Mac, Jan Szczepaniak, Tadeusz Pawłowski: Autonomous agricultural robot - initial assumptions of project. Zeszyty Naukowe IP, 102(2), 2015, pp. 49-56.
• [2] VN-100 Rugged - VectorNav Technologies. http://www.vectornav.com/products/vn100-rugged <29.10.2015>
• [3] Jasiński Marcin, Mączak Jędrzej, Radkowski Stanisław, Korczak Sebastian, Rogacki Roman, Mac Jarosław, Szczepaniak Jan: Autonomous Agricultural Robot - Conception of Inertial Navigation System. Edited by: Szewczyk R., Zieliński C., Kaliczyńska M.: Challenges in Automation, Robotics and Measurement Techniques. Advances in Intelligent Systems and Computing Vol. 440, pp. 669-679, 2016.
• [4] http://www.robopeak.com <29.10.2015>
• [5] Noguchi, N., Will, J., Reid, J. and Zhang Q. (2004). Development of a master-slave robot system for farm operations. Computers and Electronics in Agriculture. 44, pp. 1-19.
• [6] Vougioukas, S.G. (2007). Reactive trajectory tracking for mobile robots based on non linear model predictive control. In: 2007 IEEE International Conference on Robotics and Automation, ICRA, Barcelona, Spain. pp. 3074-3079.
• [7] Tilove, R. (1990). Local Obstacle Avoidance for Mobile Robots Based on the Method of Artificial Potentials. In: 1990 IEEE International Conference on Robotics and Automation, ICRA, Cincinnati, OH USA. pp. 566-571.
• [8] Borenstein, J. (1991). The Vector Field Histogram – Fast Obstacle Avoidance for Mobile Robots. IEEE Transactions on Robotics and Automation. 7 (3), pp. 278-288.
• [9] Fiorini, P. and Shiller, Z. (1998). Motion Planning in Dynamic Environments Using Velocity Obstacles. The International Journal of Robotics Research. 17 (7), pp. 760-772.
• [10] Oksanen, T. and Visala, A. (2009). Coverage Path Planning Algorithms for Agricultural Field Machines. Journal of field robotics. 26 (8), pp. 651-668.
• [11] Backman J., Oksanen T., Visala A.: Collision Avoidance Method with Nonlinear Model Predictive Trajectory Control. Proc. of 4th IFAC Conference on Modelling and Control in Agriculture, Horticulture and Post Harvest Industry August 27-30, 2013. Espoo, Finland. pp. 35-40.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.