Xây dựng hệ định vị, bản đồ hóa cho robot tự hành trong nhà kính nông nghiệp dựa trên hệ điều hành lập trình cho robot
Từ khóa:
Agricultural Robot, Robot Operating System (ROS), Gazebo, Rviz, Simultaneous Localization and Mapping (SLAM), Omni robotTóm tắt
Bài báo này trình bày về phương pháp định vị xây dựng bản đồ đồng thời SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), cho robot tự hành hoạt động trong các nhà kính nuôi trồng cây nông nghiệp dựa trên hệ điều hành lập trình cho robot (Robot Operating System - ROS). Phần cứng là một robot Omni 4 bánh với nền tảng máy tính nhúng hiệu suất cao Jetson-Tx2 xử lý tác vụ trung tâm, camera 3D và một cảm biến Lidar để thu thập dữ liệu từ môi trường hoạt động. Các kết quả mô phỏng thuật toán, và chạy robot trên Gazebo, Rviz cho thấy tiềm năng, sự hiệu quả của hướng nghiên cứu sử dụng hệ điêu hành robot ROS vào việc điều khiển và giám sát robot tự hành phục vụ trong các nhà kính nông nghiệp công nghệ cao.
Tài liệu tham khảo
The Food and Agriculture Organization of the UN (FAO). “The state of food insecurity in the world2015, meeting the 2015 international hunger targets: taking stock of uneven progress”. Technical report, WFO, 2015.
Redmond Ramin Shamshiri. “Research and development in agricultural robotics: A perspective of digital farming”. Int J Agric & Biol Eng, Vol.11 No.4- July 2018.
Wolfert S, Ge L, Verdouw C, Bogaardt M J. “Big data in smart farming - A review”. Agric. Syst., 2017; 153: 69-80.
Chlingaryan A, Sukkarieh S, Whelan B. “Machine learning approaches for crop yield prediction and nitrogen status estimation in precision agriculture: A review”. Comput. Electron. Agric, 2018; 151: 61-69.
Bechar A & Vigneault C. “Agricultural robots for field operations: Concepts and components”. Biosystems Engineering, 2016; 149: 94-111.
Gonzalez-de-Soto M, Emmi L, Perez-Ruiz M, Aguera J, Gonzalez-de-Santos P. “Autonomous systems for precise spraying - Evaluation of a robotised patch sprayer”. Biosyst. Eng., 2016; 146: 165-182.
Zhang C, Gao H, Zhou J, Cousins A, Pumphrey M. O, Sankaran S. “3D robotic system development for high-throughput crop phenotyping”. IFAC-PapersOnLine, 2016; 49(16): 242-247.
De Baerdemaeker J, Munack A, Ramon H, Speckmann H. “Mechatronic systems, communication, and control in precision agriculture”. IEEE Control Syst, 2001; 21(5): 48-70.
Shamshiri R R, Kalantari F, Ting K C, Thorp K R, Hameed I A, Weltzien C, et al. “Advances in greenhouse automation and controlled environment agriculture: A transition to plant factories and urban agriculture”. Int J Agric & Biol Eng, 2018; 11(1): 1-22.
Durmus, H.; Gunes, E.O.; Kirci, M. “Data acquisition from greenhouses by using autonomous mobile robot”. In Proceedings of the 5th International Conference on Agro-Geoinformatics, Tianjin, China, 18–20 July 2016; pp. 5–9.
Habibie, N.; Nugraha, A.M.; Anshori, A.Z.; Masum, M.A.; Jatmiko, W. “Fruit mapping mobile robot on simulated agricultural area in Gazebo simulator using simultaneous localization and mapping (SLAM)”. In Proceedings of the 2017 International Symposium on MicroNanoMechatronics and Human Science (MHS), Nagoya, Japan, 3–6 December 2018; pp. 1–7.
S. Park and G. Lee, "Mapping and localization of cooperative robots by ROS and SLAM in unknown working area," in 2017 56th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan (SICE), 2017, pp. 858-861: IEEE.
B. M. da Silva, R. S. Xavier, and L. M. Gonçalves, "Mapping and Navigation for Indoor Robots under ROS: An Experimental Analysis," Creative Commons CC BY license, 2019.
Q. Lin et al., "Indoor mapping using gmapping on embedded system," in 2017 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO), 2017, pp. 2444-2449: IEEE.
L. Zhi and M. Xuesong, "Navigation and Control System of Mobile Robot Based on ROS," in 2018 IEEE 3rd Advanced Information Technology, Electronic and Automation Control Conference (IAEAC), 2018, pp. 368-372: IEEE.
Ritesh Kumar Singh, Michiel Aernouts, Mats De Meyer, Maarten Weyn and Rafael Berkvens, “Leveraging LoRaWAN Technology for Precision Agriculture in Greenhouses”, Sensors 2020, 20, 1827.
Jawad Iqbal, Rui Xu, Shangpeng Sun and Changying Li, “Simulation of an Autonomous Mobile Robot for LiDAR-Based In-Field Phenotyping and Navigation”, Sensor 2020, 9, 46.
André Silva Aguiar, Filipe Neves dos Santos, José Boaventura Cunha, Héber Sobreira and Armando Jorge Sousa, “Localization and Mapping for Robots in Agriculture and Forestry: A Survey”, Robotics, 2020, 9, 97.
