Riassunto analitico
L’attività di tirocinio è stata svolta presso Industria Tecnologica Italiana srl, e ha riguardato lo sviluppo di un software per la navigazione autonoma di carrelli automatici in ambiente outdoor: l’obiettivo è di rendere il dispositivo e gli algoritmi, alla base della guida autonoma, facilmente adattabili alle macchine che operano su terreni agricoli. Le motivazioni alla base dello sviluppo di tale sistema sono il miglioramento dell’efficienza e della sostenibilità dell’attività agricola, in un’ottica di precision farming: tale approccio è indispensabile per far fronte all’aumento del fabbisogno di cibo a livello globale, che subirà un andamento esponenziale nel corso dei prossimi decenni, a fronte di un aumento della superficie agricola lavorabile del tutto trascurabile. Il software, sviluppato in ambiente MATLAB, permette la generazione dei punti che costituiscono la traiettoria discretizzata di lavorazione del veicolo outdoor. Fondamentale è stato lo studio e la comprensione della porzione di algoritmo precedentemente sviluppata dall’azienda: essa si basa su un modello di navigazione car-like con una matematica alla base costituita da G2-spline, curve composte che permettono di realizzare tratti curvilinei compatibili con la fisica del mezzo utilizzato. Una grande sfida è stata lo studio, a livello geometrico, degli algoritmi che meglio si prestavano alla lavorazione del terreno agricolo, ottimizzando tempistiche di lavorazione e copertura della superficie attraverso la guida semi-automatica. L’algoritmo implementato prende in input le caratteristiche del mezzo meccanico, quali dimensioni del trattore e attrezzo, e successivamente le coordinate GPS (latitudine e longitudine) dei vertici della figura piana che rappresenta il campo; di seguito, il software restituisce una superficie di lavoro interna che prevede una lavorazione a passate alternate, a partire dal punto centrale della figura. Lo studio della lunghezza dei lati dell’appezzamento, e relativa inclinazione, ha permesso di orientare le passate alternate interne secondo l’orientamento del lato di maggiore estensione del campo, minimizzando le inversioni di marcia da eseguire e, di conseguenza, riducendo tempistiche di lavorazione e consumo di carburante. Tale risultato è stato confermato dai numerosi test eseguiti. Lo sviluppo della lavorazione della superficie a bordo campo ha permesso di realizzare una nuova traiettoria, con sviluppo a spirale, che si riduce di un passo pari alla larghezza dell’attrezzo montato sul veicolo: ad ogni passaggio sul lato di maggiori dimensioni, il passo della traiettoria si riduce, collassando sullo stesso. Il passo successivo è stato un importante lavoro di test, modifica e validazione del software, in modo da poter generalizzare il più possibile l’algoritmo alla base, e quindi estenderne l’applicabilità alla maggior parte dei terreni agricoli da trattare. I risultati mostrano che il software offre risultati soddisfacenti per porzioni di terreno di forma regolare o con lievi deformazioni, validando l’importante lavoro di sviluppo sostenuto per realizzare un prodotto semplice da utilizzare e che possa essere applicato alla grande maggioranza delle superfici agricole lavorabili piane.
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