Planeamento de trajetórias para uma máquina florestal

Abstract

Neste trabalho fez-se uma análise de diferentes métodos de navegação de sistemas robóticos autónomos para a limpeza florestal, integrou-se numa máquina florestal um módulo sensorial universal que fornece informações necessárias para o desenvolvimento de um sistema de navegação de modo a ser utilizado em diferentes tipos de máquinas florestais. Apresentamos o protótipo desenvolvido aplicado ao trator LV-600 da MDB de modo a testar o módulo sensorial universal, bem como avaliação dos algoritmos desenvolvidos. O sistema de controlo utiliza um modelo sensorial composto por diversos sensores tais como, um “GPS” (Duro Inertial da SwiftNavigation), um “LiDAR” (Velodyne VLP-16), e diversas câmaras infravermelhas (FLIR ADK) e “RGBD” (Realsense d435i), assim como um computador industrial para processar toda a informação adquirida pelo módulo genérico. Para realizar uma navegação em áreas florestais de forma segura e confiável é necessária uma combinação de múltiplos sensores, que permitam aquisição de dados do ambiente em que a máquina florestal se encontra. A navegação neste tipo de ambientes só é possível com deteção e a identificação de obstáculos, bem como saber a posição e a orientação do sistema robótico. O sistema foi desenvolvido na plataforma ROS (Robot Operating System) que é uma framework bastante útil para o desenvolvimento de aplicações robóticas, este tipo de sistemas funciona suportado em sistemas operacionais abertos, tais como o Linux, neste caso específico foi utilizado o Ubuntu 20.04, além disso fornece ferramentas que permitem reutilizar código desenvolvido por outros investigadores e permite a comunicação de todos os sensores utilizados para este fim de forma distribuída. A interação dos dados obtidos pelos sensores, bem como o planeamento das rotas a efetuar, são elementos importantes para a análise ao sistema. Apresenta-se uma comparação entre os diferentes métodos de navegação apresentados com o objetivo de descobrir quais são os mais eficazes para tarefas específicas da limpeza florestal. As primeiras experiências realizadas foram efetuadas em ambiente de simulação e recorreu-se ao modelo do equipamento através da ferramenta de simulação Gazebo e as experiências seguintes efetuaram-se em ambiente real, desenvolvidas no trator florestal, que foi adaptado de forma a poder ser controlado pelo sistema desenvolvido.