Pomaly nastupujúce jarné práce opäť prinášajú klasický problém: ako obrobiť pôdu s čo najväčšou presnosťou? Pomôcť by mohli špeciálne poľnohospodárske navigačné systémy z Technickej fakulty SPU v Nitre.
Navigácia patrí už od nepamäti medzi kľúčové faktory dopravy. V súčasnosti je snahou vyvinúť systém, ktorý bude poskytovať presné informácie o aktuálnej pozícii aj mimo našej planéty. Prečo by práve v poľnohospodárstve mala chýbať? Veď kvalitná navigácia umožňuje okrem iného výrazné šetrenie aj tam. Cestu k takémuto šetreniu sa snaží nájsť odbor Presné poľnohospodárstvo na Katedre strojov a výrobných systémov Technickej fakulty SPU v Nitre.
O čo ide?
Súčasné navigačné systémy sú založené na príjme signálu GPS s maximálnou chybou do 5 cm pri riadení stroja vo voľnom priestore. Dosiahnutá presnosť garantuje značné úspory materiálov a pohonných látok v rastlinnej výrobe. 
Napríklad pri obsluhe sejačky je veľmi náročné udržiavať správnu trasu. Spravidla sa stroj odkloní od vytýčenej trasy, čím vznikajú neobsiate plochy. Pretože neobsiate plochy je vidieť, obsluha radšej volí opätovné siatie a nastáva prekrytie rovnakej plochy. Tým stúpne spotreba osiva a pohonných látok, ktoré sa následne premietne do nákladov na výrobu. Pomocou autopilota je možné uvedené chyby výrazne znižovať. Stačí, ak obsluha len približne navedie sejačku na začiatok riadku, automatizovaný stroj zvládne sejbu samostatne. Presné poľnohospodárstvo sa týka sejby, hnojenia aj ochrany rastlín. Úplná autonómnosť v riadení poľnohospodárskych strojov je predpokladom vzniku špecializovaných autonómnych mobilných robotov. Na Katedre elektrotechniky, automatizácie a informatiky Technickej fakulty SPU v Nitre sa zaoberáme výskumom a vývojom kombinovanej navigačnej technológie v mobilnej robotike, ktorá zahŕňa viacero navigačných technológií súčasne. Výskum je zameraný dvoma smermi.
Navigácia bez GPS
Prvým smerom je navigácia bez potreby použitia externých signálov, teda GPS. Jej výhodou je, že sa dá použiť v skladových priestoroch a uzavretých objektoch, kde nemožno tento signál prijímať. Hlavné využitie by však našla v skladoch s nebezpečnými materiálmi a jedmi. Použité technológie navigácie sú inerciálna navigácia (metóda relatívnej lokalizácie na základe merania zrýchlenia, z ktorého možno určiť okamžitú rýchlosť a z nej aktuálnu polohu), odometria (použitie dát zo senzorov pohybu na odhad zmeny pozície v čase) a rozpoznávanie značiek v známom priestore pomocou kamier a laserových skenerov. Inerciálna navigácia je založená na snímači vyrobenom technológiou MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems). Združuje v sebe akcelerometre, gyroskopy (zariadenia na meranie alebo udržiavanie smeru) a snímače na meranie magnetickej indukcie, použité na realizáciu elektronického kompasu. Zistili sme, že aj v uzavretých objektoch s elektromagnetickým rušením možno s výhodou používať kompas na zistenie smerového uhla mobilného robota. Namerané zrýchlenie a uhlovú rýchlosť používame na výpočet smerového uhla, rýchlosti a polohy robota v priestore. Tento systém má hlavne pri lacnejších vyhotoveniach malú presnosť, ktorá sa zhoršuje s plynúcim časom. Riešením je združenie viacerých foriem navigácie, pri ktorom sa ich chyby vzájomne kompenzujú. Kolízne situácie sa riešia na základe údajov z laserového skenera.
Kombinovaná navigácia
Druhým smerom je kombinovaná navigácia GPS s rozoznávaním značiek v okolí. Využívať by sa mohla pri postrekovaní viniča a ovocných stromov, kde obsluha prichádza do styku s nebezpečnými chemikáliami. Keďže ide o prácu v exteriéri, aktuálnu polohu autonómneho mobilného robota možno zistiť aj pomocou signálu GPS. Aktuálne sa venujeme výskumu riadenia na malých modeloch mobilných robotov. Neskôr plánujeme využiť navigačné a riadiace algoritmy aj na špecializované poľnohospodárske stroje.
Autor: Ing. Vladimír Cviklovič, PhD.; Technická fakulta, Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre
Foto: Fotky& Foto
Viac sa dočítate v časopise Quark (číslo 3/2015).
Uverejnila: ZČ