Задачи управления движением автономных колесных роботов в точном земледелии
https://doi.org/10.17285/0869-7035.0083
Аннотация
В точном земледелии предполагается использование методов точной навигации, определения относительной ориентации и обнаружения препятствий в целях экономии определенных ресурсов и получения лучших результатов. Эффективное использование собранных данных о позиции и ориентации робота и о расположении препятствий позволяет создавать алгоритмы управления работой автономных сельскохозяйственных машин. Эти алгоритмы решают задачи планирования путей, маршрутизации роботов, стабилизации движения по заданным путям, объезда препятствий и обеспечения гарантированности поведения. В работе рассматриваются перечисленные задачи.
Ключевые слова
глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС),
бесплатформенная инерциальная навигационная система,
путевая стабилизация,
область притяжения,
метод потенциалов,
линеаризация обратной связью,
предотвращение соударений,
расширенный фильтр Калмана,
планирование покрывающих путей,
маршрутизация сельскохозяйственных роботов
Об авторах
Т. А. Тормагов
Сколковский институт науки и технологий; Московский физико-технический институт
Россия
Тормагов Тимофей Алексеевич. Инженер; ассистентМосква
Россия
Тормагов Тимофей Алексеевич. Инженер; ассистентМосква
А. А. Генералов
Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
Россия
Генералов Алексей Анатольевич. Кандидат технических наук, старший научный сотрудникМосква
Россия
Генералов Алексей Анатольевич. Кандидат технических наук, старший научный сотрудникМосква
М. Ю. Шавин
Сколковский институт науки и технологий
Россия
Шавин Михаил Юрьевич. Младший научный сотрудник
Россия
Шавин Михаил Юрьевич. Младший научный сотрудник
Л. Б. Рапопорт
Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН; Московский физико-технический институт
Россия
Рапопорт Лев Борисович. Доктор физико-математических наук, доцент, главный научный сотрудник; профессор
Россия
Рапопорт Лев Борисович. Доктор физико-математических наук, доцент, главный научный сотрудник; профессор
Список литературы
1. Leick A., Rapoport L., Tatarnikov, D., GPS Satellite Surveying, Fourth Edition, 2015, 807 p.
2. Gilimyanov, R.F., Pesterev, A.V., Rapoport, L.B., Motion control for a wheeled robot following a curvilinear path, Journal of Computer and Systems Sciences International, 2008, no.6(47), pp. 987–994, doi: 10.1134/S1064230708060129.
3. Jin, J., Tang, L., Coverage path planning on three-dimensional terrain for arable farming, Journal of Field Robotics, 2011, no. 3(28), pp. 424–440, doi: 10.1002/rob.20388.
4. Hameed, I.A., Intelligent coverage path planning for agricultural robots and autonomous machines on three-dimensional terrain, Journal of Intelligent and Robotic Systems: Theory and Applications, 2014, no. 3–4(74), pp. 965–983, doi: 10.1007/s10846-013-9834-6.
5. Oksanen, T., Visala, A., Coverage path planning algorithms for agricultural field machines, Journal of Field Robotics, 2009, no. 8(26), pp. 651–668, doi: 10.1002/rob.20300.
6. Hameed, I.A., La Cour-Harbo, A., Osen, O.L., Side-to-side 3D coverage path planning approach for agricultural robots to minimize skip/overlap areas between swaths, Robotics and Autonomous Systems, 2016, no. 76, pp. 36–45, doi: 10.1016/j.robot.2015.11.009.
7. Atkar, P.N., Greenfield, A., Conner, D.C., Choset, H., Rizzi, A.A., Uniform Coverage of Automotive Surface Patches, The International Journal of Robotics Research, 2005, no. 11(24), pp. 883–898, doi: 10.1177/0278364905059058.
8. De Carvalho, R.N., Vidal, H.A., Vieira, P., Ribeiro, M.I., Complete coverage path planning and guidance for cleaning robots, IEEE International Symposium on Industrial Electronics, 1997, no. 2, pp. 677–682.
9. Cabreira, T., Brisolara, L., Ferreira Jr., P.R., Survey on Coverage Path Planning with Unmanned Aerial Vehicles, Drones, 2019, no. 1(3), p. 4, doi: 10.3390/drones3010004.
10. Пестерев A.В., Гилимьянов Р.Ф. Планирование пути для колесного робота // Труды Института системного анализа Российской академии наук. 2006. №25. С. 205–212.
11. Rodrigues, R.T., Aguiar, A.P., Pascoal, A., A coverage planner for AUVs using B-splines, 2018 IEEE/ OES Autonomous Underwater Vehicle Workshop (AUV), 2018, pp. 1–6, doi: 10.1109/AUV.2018.8729760.
12. Gálvez, A., Iglesias, A., Puig-Pey, J., Computing parallel curves on parametric surfaces, Applied Mathematical Modelling, 2014, no. 9–10(38), pp. 2398–2413, doi: 10.1016/j.apm.2013.10.042.
13. Lobo, M.S., Vandenberghe, L., Boyd, S., Lebret, H., Applications of second-order cone programming, Linear Algebra and its Applications, 1998, no. 1–3(284), pp. 193–228, doi: 10.1016/S0024-3795(98)10032-0.
14. O’Donoghue, B., Chu, E., Parikh, N., Boyd, S., Conic Optimization via Operator Splitting and Homogeneous Self-Dual Embedding, Journal of Optimization Theory and Applications, 2016, no. 3(169), pp. 1042–1068, doi: 10.1007/s10957-016-0892-3.
15. Domahidi, A., Chu, E., Boyd, S., ECOS: An SOCP solver for embedded systems, 2013 European Control Conference, 2013, pp. 3071–3076, doi: 10.23919/ecc.2013.6669541.
16. Dubins, L.E., On Curves of Minimal Length with a Constraint on Average Curvature, and with Prescribed Initial and Terminal Positions and Tangents, American Journal of Mathematics, 1957, no. 3(79), doi: 10.2307/2372560.
17. Souères, P., Boissonnat, J.-D., Optimal trajectories for nonholonomic mobile robots, Robot Motion Planning and Control Springer-Verlag, 2006, pp. 93–170.
18. Reeds, J.A., Shepp, L.A., Optimal paths for a car that goes both forwards and backwards, Pacific Journal of Mathematics, 1990, no. 2(145), doi: 10.2140/pjm.1990.145.367.
19. Sabelhaus, D., Röben, F., Meyer zu Helligen, L.P., Schulze Lammers P. Using continuous-curvature paths to generate feasible headland turn manoeuvres, Biosystems Engineering, 2013, no. 4(116), pp. 399–409, doi: 10.1016/J.BIOSYSTEMSENG.2013.08.012.
20. Vahdanjoo, M., Zhou, K., Sørensen, C.A.G., Route Planning for Agricultural Machines with Multiple Depots: Manure Application Case Study, Agronomy, 2020, no. 10(10), p. 1608, doi: 10.3390/agronomy10101608.
21. Conesa-Muñoz, J., Bengochea-Guevara, J.M., Andujar, D., Ribeiro, A., Route planning for agricultural tasks: A general approach for fleets of autonomous vehicles in site-specific herbicide applications, Computers and Electronics in Agriculture, 2016 no.127, pp. 204–220, doi: 10.1016/j.compag.2016.06.012.
22. Халил Х.К. Нелинейные системы. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2009. 812 c.
23. Generalov, A., Rapoport, L., Shavin, M., Attraction Domains in the Control Problem of a Wheeled Robot Following a Curvilinear Path over an Uneven Surface, Optimization and Applications, 2021, pp. 176–190.
24. Pesterev, A., Rapoport, L., Morozov, Y., Control of a wheeled robot following a curvilinear path, 6th EUROMECH Nonlinear Dynamics Conference, 2008, pp. 1–7.
25. Rapoport, L.B., Estimation of attraction domains in wheeled robot control, Automation and Remote Control, 2006, no.9(67), pp. 1416–1435, doi: 10.1134/S0005117906090062.
26. Thuilot, B., Cariou, C., Martinet, P., Berducat, M., Automatic guidance of a farm tractor relying on a single CP-DGPS, Autonomous Robots, 2002, no. 1(13), pp. 53–71, doi: 10.1023/A:1015678121948.
27. Rapoport, L., Generalov, A., Lurie Systems Stability Approach for Attraction Domain Estimation in the Wheeled Robot Control Problem, Lecture Notes in Computer Science, 2020 (12422 LNCS), pp. 224–238, doi: 10.1007/978-3-030-62867-3_17.
Рецензия
Для цитирования:
Тормагов Т.А., Генералов А.А., Шавин М.Ю., Рапопорт Л.Б. Задачи управления движением автономных колесных роботов в точном земледелии. Гироскопия и навигация. 2022;30(1):39-60. https://doi.org/10.17285/0869-7035.0083
For citation:
Tormagov T.A., Generalov А.А., Shavin M.Yu., Rapoport L.B. Motion Control of Autonomous Wheeled Robots in Precision Agriculture. Gyroscopy and Navigation. 2022;30(1):39-60. (In Russ.) https://doi.org/10.17285/0869-7035.0083
Просмотров:
0
Послать статью по эл. почте 