Autonomous navigation strategy for a robot vehicle based on LIDAR sensor acting in cultivar environments

Orientador: Ely Carneiro de PaivaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Este trabalho apresenta um Sistema de Navegação Autônoma (SNA) voltado para ambientes de pomares plantados em linha e que tem como plataforma alvo um veículo robótico de exterior em configuração Ackermann. Calcado em uma solução sensorial de baixo custo, o sistema utiliza as informações de um único sensor laser de varredura bidimensional para coordenar a navegação da plataforma alvo pelos corredores de cultivares. Para tal, ele se vale de dois subsistemas, os quais são: Sistema de Obtenção de Caminhos (SOC) e Sistema de Controle de Guiamento (SCG). Com uma versão do método RANSAC modificada e com o filtro de Kalman, o SOC gera caminhos de referência a partir das informações disponibilizadas pelo sensor laser. Tais caminhos são sequencialmente utilizados pelo SCG para o guiamento da plataforma que se dá por meio de um controlador PI que atua sobre o erro de trajetória com relação a um caminho a ser seguido. Dados reais coletados em um experimento realizado entre fileiras de um cafezal são utilizados para uma validação do SOC. Também são realizadas algumas comparações de desempenho desse sistema em diferentes configurações. A pré-validação do SCG é feita a partir de um ambiente simulado, assim como uma determinação inicial de seus ganhos de controleAbstract: This project presents an Autonomous Navigation System (ANS) focused on orchards planted in line that has as a target platform an outdoor robotic vehicle in Ackermann configuration. Based on a low cost sensorial solution, the system utilized the information from a single two-dimensional scanning laser sensor to coordinate the platform navigation by the cultivar corridors. It uses two subsystems, which are: Path Generation System (PGS) and Guidance Control System (GCS). With a modified version of the RANSAC method and with the Kaman filter, the PGS generates reference paths from information provided by the laser sensor. These paths are sequentially used by the GCS in order to guide the platform, which is done via a PI controller that acts on the trajectory error related to the path to be followed. Real data, collected in an experiment conducted between rows of coffee plantation, were used for a validation of the PGS. Some performance comparisons was also performed for different configurations of this system. The pre-validation of the GCS was done with a simulated environment as well as an initial determination of its control gainsMestradoMecanica dos Sólidos e Projeto MecanicoMestre em Engenharia Mecânica30003017CAPE