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Publicação
Implementação de navegação autónoma baseada em visão e mapeamento 3D para sistemas robóticos agrícolas
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Orientador(es)
Resumo(s)
A automação de operações agrícolas exige soluções de robótica móvel capazes de navegar em ambientes exteriores pouco estruturados e dinâmicos. Neste Trabalho de Projeto foi desenvolvido um sistema de navegação para implementar numa plataforma robótica com direção do tipo Ackermann, além deste sistema, efetuou-se uma avaliação para operar em vinhas, recorrendo ao ecossistema ROS 2 e ao framework de navegação NAV2. Numa primeira fase efetuou-se o modelo do sistema robótico pretendido em URDF/SDF, integrando a cinemática de Ackermann, bem como diversos sensores para melhorar a perceção do ambiente e os atuadores necessários para a respetiva tarefa, o sistema foi desenvolvido no simulador Gazebo num cenário de teste, com vinha realista. Para a representação do meio ambiente utilizou-se a framework OctoMap, que permite criar mapas tridimensionais de ocupação a partir das nuvens de pontos recolhidos dos sensores de perceção. Sobre esta infraestrutura foi configurado o navegador, o planeador e o controlador de tarefas, respetivamente, através do navigation stack NAV2, do Smac Planner e do Vector Pursuit Controller. Foram incluídos os costmaps globais e locais adaptadas à geometria das linhas das videiras. A validação foi realizada através de vários ensaios de navegação em modo de simulação, incluindo trajetórias retilíneas entre cabeceiras, contornos completos de talhões de vinha e seguimento de sequências de waypoints. Os resultados obtidos evidenciam velocidades médias de operação e erros de posições inferiores a alguns centímetros, demonstrando a capacidade do sistema robótico para seguir percursos planeados de forma segura e precisa, permitindo assim uma solução robusta e flexível para navegação autónoma através da combinação da plataforma ROS 2 + NAV2 + OctoMap. A configuração pode ser reutilizada e estendida em futuros protótipos a desenvolver em ambiente real.
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Palavras-chave
Robótica móvel ROS 2 NAV2 OctoMap Direção Ackermann Navegação autónoma Vinhas
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