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Título: ROBUST VISION-BASED AUTONOMOUS CROP ROW NAVIGATION FOR WHEELED MOBILE ROBOTS IN SLOPED AND ROUGH TERRAINS
Instituição: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO
Autor(es): GUSTAVO BERTAGNA PEIXOTO BARBOSA

Colaborador(es):  EDUARDO COSTA DA SILVA - Orientador
ANTONIO CANDEA LEITE - Coorientador
Número do Conteúdo: 59163
Catalogação:  24/05/2022 Idioma(s):  ENGLISH - UNITED STATES

Tipo:  TEXT Subtipo:  THESIS
Natureza:  SCHOLARLY PUBLICATION
Nota:  Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=59163@1
Referência [en]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=59163@2
Referência DOI:  https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.59163

Resumo:
In this work, we present a new application for some robust controllers, such as SMC and STA approaches. The main idea is to perform autonomous navigation in agricultural fields accurately using wheeled mobile robots, equipped with a fixed monocular camera . Here, we consider the existence of uncertainties in the parameters of the robot-camera system and external disturbances caused by high driving velocities, sparse plants, and uneven terrains. First, we design a robust image-based visual servoing approach to deal with model inaccuracies and trajectory perturbations in the image space. In addition, a cascade-based robust control approach is applied, in which the outer vision feedback loop is connected with an inner pose feedback loop to deal with the effects of all disturbances sources. Then, a robust trajectory tracking approach based on the super-twisting algorithm is applied for motion stabilization to ensure the successful execution of row crop following tasks under wheel slippage and vehicle sideslip. ROSGazebo platform, an open-source robotics simulator, was used to perform 3D computer simulation using a differential-drive mobile robot and an adhoc designed row-crop environment. The effectiveness and feasibility of the robust controllers are evaluated by analyzing numerical simulations and performance metrics, such as: (i) the root-mean square error (RMSE) and (ii) the mean-absolute deviation (MAD). Furthermore, we will see in results, that in general, it is only possible to have stability, using robust controllers.

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