Analisi e sviluppo di un sistema di guida autonoma per trattori agricoli in vigneto

The use of automation in agricultural field gives a great chance to increase productivity and decrease working costs. In this thesis, an autonomous guide system for an agricultural tractor is analysed and developed for the use in a vineyard, environment where a high positioning accuracy is required. In particular, the steering of the vehicle is controlled in order to keep a desired distance from the cultivations. Distance and orientation of the tractor are identified with the use of a solid state laser scanner, whose measures are processed by an algorithm identifying the state of the system. The algorithm used is tuned starting from experimental data collected in the vineyard. The models of vehicle and actuator are then obtained and validated on experimental data. The identified state of the system is used by the controller, which can control the lateral dynamic of the tractor. Different controllers are designed and tested experimentally.

L'utilizzo dell'automazione nell'agricoltura rappresenta una grande opportunità per incrementare la produttività e al contempo ridurre i costi di lavoro. In questa tesi, viene analizzato e sviluppato un sistema di guida autonoma per un trattore agricolo in vigneto, ambiente nel quale viene richiesta una elevata accuratezza di posizionamento. In particolare, viene effettuato il controllo sullo sterzo del veicolo, per mantenere una determinata distanza dal filare. La distanza e l'orientamento del trattore vengono identificati tramite l'uso di un LiDAR a stato solido, le cui misure sono processate da un algoritmo in grado di ricostruire lo stato del sistema. Tale algoritmo viene impostato a partire da dati sperimentali acquisiti in vigneto. In seguito vengono ricavati i modelli del veicolo e dell'attuatore di sterzo, entrambi validati con dati sperimentali. L'informazione relativa allo stato del sistema identificato viene utilizzata dal controllore, il quale è in grado di comandare la dinamica laterale del trattore. Diverse strategie di controllo sono state adottate e testate sperimentalmente.