Design, modeling and control of a tracked UGV for precision agriculture

L'incremento della popolazione e il conseguente aumento della domanda di cibo sono problemi globali strettamente legati alla capacità del sistema agricolo mondiale di soddisfare questa richiesta crescente, nonostante la carenza di manodopera e le variazioni climatiche. Dagli inizi del ventunesimo secolo, enti nazionale, aziende e gruppi di ricerca hanno affrontato questa problematica, introducendo nuove tecniche per ottimizzare e preservare le risorse disponibili. Allo stesso modo, sono stati sviluppati nuovi strumenti capaci di aumentare la produttività e l'efficienza degli operatori. Tra questi si annovera l'Agricoltura di Precisione, la quale unisce tecniche agronomiche all'analisi dei dati e alla robotica, al fine di supportare le decisioni degli agricoltori durante il processo produttivo. La robotica mobile può rappresentare la chiave di volta per unire il mondo dell'automazione a quello agricolo. Attualmente, gli agricoltori svolgono la maggior parte delle lavorazioni manualmente, in particolare in frutticoltura, orticoltura e agricoltura da serra. Affinché i robot progettati per la frutticoltura prendano piede, è necessario che acquistino la capacità di navigare autonomamente in ambienti accidentati, analizzando e adattandosi allo spazio circostante. Allo stesso tempo, devono anche essere in grado di trasportare l'equipaggiamento necessario per svolgere le lavorazioni richieste. Questa tesi descrive gli aspetti più critici del processo di progettazione ed assemblaggio di un veicolo cingolato autonomo per la frutticoltura. Infatti, si descrive lo sviluppo di uno strumento di progettazione ottimale per veicoli cingolati, basato sulla modellazione dinamica di questi. Viene anche illustrato come siano stati risolti i problemi relativi alla localizzazione e alla navigazione, sia all'interno del campo che all'esterno. Infine, si descrivono le tecniche utilizzate al fine di risolvere il problema della navigazione autonoma, proponendo un nuovo algoritmo che sfrutti le conoscenze parziali che si hanno dell'ambiente. Viene anche mostrato un algoritmo per migliorare le prestazioni di inseguimento di traiettorie dei veicoli cingolati grazie ad un osservatore adattativo.