Modello e stima della pendenza di un veicolo autonomo a due ruote

Autonomous vehicles are in the center of the technology innovation of the "last mile delivery". These vehicles are usually electric, with advanced sensors and algorithms which allow driving on sidewalk and cycle paths. The use of many vehicles of this kind will allow the reduction of two of the most actual and important problems of the city, i.e. the pollution and the urban traffic. There are also many employment possibilities for this new technology, in fact these vehicles are object of interest for private companies, hospitals, airports. This thesis is on YAPE, which is an earth auto-balancing drone on two driving wheels, thanks to a complex control algorithm. The purpose of this work is: • mathematical model of the vehicle dynamics, to obtain a simulator; • slope estimation of the road grade, in order to improve the controller of the system. Compared to the existing literature on this kind of vehicles, this thesis will include also the road grade as parameter of the model, in order to obtain a more accurate and complete model to perform a more deep analysis on it.

I veicoli autonomi sono al centro dell’innovazione tecnologica che si sta avendo nel settore del last mile delivery, ovvero della consegna di oggetti nell’ultimo miglio. Questi veicoli sono generalmente elettrici, dotati di avanzati sensori ed algoritmi che permettono la guida autonoma su marciapiedi o piste ciclabili. L’utilizzo in numero elevato di questa nuova classe di veicoli autonomi permetterà la riduzione nelle città di due elementi fondamentali e di grande attualità, ovvero l’inquinamento e la congestione delle strade. Le opportunità di impiego di questa nuova tecnologia è inoltre molto ampia e varia, essendo oggetto di grande interesse anche per trasporto di oggetti all’interno di utenze private come aziende, ospedali, aeroporti. La Tesi in oggetto è sviluppata su Yape, ovvero un drone terrestre auto- bilanciato su due ruote motrici grazie ad un algoritmo di controllo. Il lavoro sviluppato ha come scopo: • modellazione matematica della dinamica completa del veicolo, in modo da ottenere un simulatore fedele di Yape; • stima della pendenza della strada percorsa dal veicolo, per migliorare l’architettura di controllo del sistema in oggetto. Rispetto alla letteratura esistente riguardante la tipologia di veicoli in oggetto, lo studio sviluppato in questa Tesi includerà come parametro anche la stima della pendenza, andando così a definirne un nuovo modello completo del veicolo che ne permetterà un’analisi più approfondita e mirata.