Planificación de trayectorias por técnica de A* y suavizado por curvas de Bezier para la herramienta del sistema de remoción de maleza de un robot dedicado a labores de agricultura de precisión

L. E. Solaque, A. E. Velasco, A. Riveros

Resumen


Las tareas de agricultura de precisión abren un campo importante para integrar desarrollos de la robótica móvil. La planifi cación de trayectorias es una opción para los sistemas de remoción de maleza. A partir de un sistema de procesamiento de imagen en 3D, quien determina la ubicación de la maleza, se planea el movimiento de la herramienta encargada de erradicarla. Esta forma parte del sistema de posicionamiento XYZ, embarcado en una plataforma móvil llamada Ceres_AgroBot (Robot creado para labores de agricultura), quien se desplaza por el cultivo y realiza la inspección-remoción. Este artículo presenta la solución para encontrar la trayectoria que debe seguir la herramienta que remueve la maleza del cultivo, sin colisionar con las plantas de interés. Se soporta en la implementación de un algoritmo de búsqueda basado en la técnica A* para la determinación del camino en el espacio 3D con obstáculos. En ocasiones, la trayectoria encontrada produce movimientos que causan desplazamientos y acciones bruscas en los actuadores, por lo que se presenta también la manera de integrar el alisado de la trayectoria por la técnica de Bézier, tal que la curva se ajuste a una dinámica apropiada de los elementos que conforman el sistema de remoción.


Palabras clave


Agricultura de precisión; A*; Bézier; planificación de trayectoria; remoción de maleza; robótica móvil

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Referencias


  • Stafford, J. V., “Implementing precision agriculture in the 21st century”, J. Agric. Eng. Res., vol. 76, no. 3, pp. 267–275, 2000.
  • Zhang, N., Wang, M. and Wang, N., “Precision agriculture—a worldwide overview”, Comput. Electron. Agric., vol. 36, no. 2–3, pp. 113–132, 2002.
  • Lamb, D. W. and Brown, R. B., “Remote-Sensing and Mapping of Weeds in Crops”, J. Agric. Eng. Res., vol. 78, no. 4, pp. 347–358, 2001.
  • Auernhammer, H., “Precision farming - The environmental challenge,” Comput. Electron. Agric., vol. 30, no. 1–3, pp. 31–43, 2001.
  • The future of food and agriculture: Trends and challenges. [Online]. Available: http://www.fao.org/3/a-i6583e.pdf. [Accessed: 02-Aug-2017].
  • Blacksell, M., “Agriculture and landscape in the 21st century Europe: the post-communist transition”, Eur. Countrys., vol. 2, no. 1, pp. 13–24, 2010.
  • Bosch, “BoniRob.” [Online]. Available: https://www.deepfield-robotics.com/en/BoniRob.html. [Accessed: 04-Au-g-2017].
  • Robotnik, “Guardian.” [Online]. Available: http://www.robotnik.es/robots-moviles/guardian/ . [Accessed: 04-Aug-2017].
  • Naïo, “Oz weeding Robot.” [Online]. Available: https://www.naio-technologies.com/en/agricultural-equipment/weeding-robot-oz/. [Accessed: 04-Aug-2017].
  • Auat Cheein, F. A. and Carelli, R., “Agricultural robotics: Unmanned robotic service units in agricultural tasks”, IEEE Ind. Electron. Mag., vol. 7, no. 3, pp. 48–58, 2013.
  • Bergerman, M., et al., “Robot farmers: Autonomous orchard vehicles help tree fruit production”, IEEE Robot. Autom. Mag., vol. 22, no. 1, pp. 54–63, 2015.
  • Avendaño, D., Molina, M., Pulido, C. and Velasco, N., “Control y estabilización de altura de un Quadrotor por Modos Deslizantes”, Memorias: IV Congreso Internacional de Ingeniería Mecatrónica y Automatización - CIIMA 2015, pp. 274–282, 2015.
  • Solaque, L., Avendaño, D., Molina, M. and Pulido, C., “Sistema de transporte un grupo de robots móviles no-holonómicos usando el método Líder Virtual”, Memorias: IV Congreso Internacional de Ingeniería Mecatrónica y Automatización - CIIMA 2015, pp. 264–272, 2015.
  • González, D. S. S., Rodríguez, J. A. A. and L. E. S. Guzmán, L. E. S., “Integración de la mecatrónica al desarrollo de la agricultura de precisión aplicada al control mecánico de maleza” Memorias, no. 3, pp. 302–312, 2015.
  • Pulido Rojas, C., Solaque Guzmán, L. and Velasco Toledo, N., “Weed recognition by SVM texture feature classification in outdoor vegetable crops images” Ing. e Investig., vol. 37, no. 1, p. 68, 2017.
  • Pulido-Rojas, C. A., Molina-Villa, M. A. and Solaque-Guzmán, L. E., “Machine vision system for weed detection using image filtering in vegetables crops”, Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia, no. 80, 2016.
  • Latombe, J. -C., “Robot Motion Planning”, Book, 1991.
  • Laumond, J. -P, Robot Motion Planning and Control. 1998.
  • Kuwata, Y., Fiore, G. A., Teo, J., Frazzoli, E. and How, J. P., “Motion planning for urban driving using RRT”, 2008 IEEE/RSJ Int. Conf. Intell. Robot. Syst. IROS, pp. 1681–1686, 2008.
  • Ferguson, D., Likhachev, M. and Stentz, A., “A guide to heuristic-based path planning”, Proc. Int. Work. Plan. under Uncertain. Auton. Syst. Int. Conf. Autom. Plan. Sched., pp. 1–10, 2005.
  • Heo, Y. J. and Chung, W. K., “RRT-based path planning with kinematic constraints of AUV in underwater structured environment”, 2013 10th Int. Conf. Ubiquitous Robot. Ambient Intell. URAI 2013, pp. 523–525, 2013.
  • Yang, L., Wei-guo, Z., Jing-ping, S. and Guang-wen, L., “A path planning method based on improved RRT *”, pp. 564–567, 2014.
  • Benevides, J. R. S., and Grassi, V., “Autonomous Path Planning of Free-Floating Manipulators Using RRT-Based Algorithms”, Proc. - 12th LARS Lat. Am. Robot. Symp. 3rd SBR Brazilian Robot. Symp. LARS-SBR 2015 - Part Robot. Conf. 2015, pp. 139–144, 2016.
  • Maroto, C., Alcaraz, J. and Ruiz, R., Investigación pperativa: Modelos y técnicas de optimización. Universidad Politécnica de Valencia, 2002.
  • Lavalle, S. M., “Planning Algorithms,” Cambridge, p. 842, 2006.
  • McCartin, B. J., “Theory of exponential splines,” J. Approx. Theory, vol. 66, no. 1, pp. 1–23, 1991.
  • Ahmad, F., Astifar, F. and Hayati, F., “Bezier curve,” in Academic colloquium papers 2015-2016: a knowledge sharing platform, p. 90, 2016.




DOI: http://dx.doi.org/10.31908/19098367.3814

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