UPTC.Jaimes, Gonzalez, Prototipo Autoguía 1 Desarrollo de una Plataforma Prototipo de un Tractor Guiada Por GPS Jaimes, Leidy y Gonzalez, Edwin.
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[email protected] Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia Resumen— Con el desarrollo de las tecnologías de la electrónica y la informática se ha innovado en áreas relacionadas con la producción y conservación de alimentos, buscando lograr mayor producción agrícola a bajo costo y de excelente calidad para sustentar una población en aumento, además de minimizar el daño al medio ambiente causado por la aplicación excesiva de insumos agroquímicos (Agricultura de Precisión). En este documento se dan a conocer los aspectos más relevantes de un sistema de seguimiento de una plataforma prototipo de tractor por medio de un receptor GPS, con el objetivo de trazar rutas guiadas satelitalmente. El sistema desarrollado permite la aplicación de insumos en horarios con condiciones de luminosidad reducidas (Horario nocturno) y además el desarrollo de aplicación de herbicidas de forma diferencial de acuerdo al mapa de aplicación georreferenciada desarrollado para cada lote de estudio. Pese a una población urbana en aumento y una población rural en decremento se establece la necesidad de mejorar la producción agrícola sin incrementos en los costos pero con productos de excelente calidad y por su puesto con un impacto ambiental positivo, lo que genera una jornada laboral extendida. Se plantea entonces un prototipo de tractor autónomo que solo requiera ser monitoreado y que posea rutas guiadas satelitalmente con mapas del terreno previamente almacenados, que permitirá la aplicación óptima de insumos y herbicidas, en condiciones de luminosidad bajas (horas nocturnas), de forma diferencial siguiendo el mapa de aplicación georreferenciado específico para cada lote estudiado. II. DESARROLLO DEL PROTOTIPO DE TRACTOR Índice de Términos— Agricultura de Precisión, Autoguía, Georreferencia, GPS. I. INTRODUCCIÓN La agricultura de precisión es una herramienta útil, que combina la tecnología y la agronomía para desarrollar técnicas que permiten optimizar la aplicación de insumos, recopilando datos de los terrenos, que luego son analizados y para reconocer la variabilidad de los cultivos, generando dos grandes beneficios: monetario y ambiental. Puesto que la variabilidad de los cultivos es conocida, el productor puede aplicar la cantidad correcta de insumos, en el momento y el lugar adecuado, para esto, se debe contar con un equipo tecnológico que reúna la información necesaria que será procesada con ayuda de expertos agricultores y sobre la cual se tomarán decisiones. A. Prototipo AUTÓNOMO El prototipo manejado consta de dirección por velocidad diferencial, para ello se requirieron dos moto-reductores que reciben señales de PWM, según el giro que la ruta exija. Véase fig N°01, donde d=23cm y l=30cm. Fig N°01 Prototipo con dirección por velocidad diferencial. Primer Seminario Taller Latinoamericano de Instrumentación, Control y Telecomunicaciones SICOTEL 2012 03..643.07258.N.1.W.5.03.13. 43*71 $GPRMC.23. 41.07258.N. los datos de Prototipo Dirección diferencial: las trayectorias a seguir son líneas rectas paralelas [1] entre sí (ver fig N°02).023703.0543.1.0543.1.7279.42..0690.31.0. Esta información es de gran importancia ya que describe la variación espacial y de esta manera es posible determinar los datos de posición que presentan cambios. Los caracteres anteriores al punto son descartados puesto que son la representación en grados y minutos de la localización y debido a que el área trabajada no es extensa.8.0.023703.1.07258.A.6. 0.1.6.03. 3) Desarrollo del algoritmo de seguimiento geográfico.7279. $GPGGA.7279.W.M.5.2.M.. pues no aportan datos valiosos.5.21.188. y los que pueden ser descartados porque representan spam en el procesamiento..000*46 Por último se guardan los 4 datos posteriores.0.03.07258. 0.M.7279.A. 0.0.03.13.0.1.1.5.140796.1.009.023703. C.1. cualquier forma es posible manteniendo el ancho entre los surcos.17.8.0690.0543.M.22.13.W.3.643.0543. Control y Telecomunicaciones SICOTEL 2012 ..000*46 Es así como se adquieren posicionamiento del vehículo. Primer Seminario Taller Latinoamericano de Instrumentación. que indican la longitud.78.46. Prototipo Autoguía 2 B.0690.0543.0690.19.12.08.N.M. Algoritmo Antes de iniciar con el planteamiento del algoritmo es necesario describir cuales son las especificaciones o requerimientos que debe cumplir el prototipo con respecto a la extensión del área en la que se desea operar.M. Gonzalez.000*46 De nuevo se suprimen los 9 datos consecutivos.5 .7279. y posteriormente inicia un recorrido en línea recta que le permite tomar luego de un tiempo determinado un punto B.000.000*46 Fig N°02 Trayectoria a seguir Se desarrolla un algoritmo para un microcontrolador con registros de 8 bits.E.0690.M.271.N.643.13. se llevarán a cabo de la siguiente manera: 1) Adquisición de la posición del vehículo por medio de un receptor GPS: este dispositivo se encuentra en el prototipo.M..07258.17.110004.305.1.643.0543.0.21..000*46 $GPGSA.19.0.W. teniendo conocimiento de los mapas y terrenos. estos puntos definen un segmento de recta que especifica el trazado original.6.M.M.W. La trama seleccionada que contiene toda la información de interés para esta aplicación es la que inicia con $GPGGA luego de esta sentencia se descartan los siguientes 17 caracteres.152. $GPGGA.07258.N.03.6.5* 39 $GPGSV. Jaimes.45.023703. 2) Procesamiento de las tramas entregadas por el receptor GPS: de estas se extrae la longitud y latitud en la que se encuentra el vehículo. $GPGGA.0.0.0.0690. no presentarán variación. $GPGGA.643. 0. Las tramas entregadas por el GPS tienen la siguiente estructura: $GPGGA. Etapas del algoritmo Las diferentes etapas del algoritmo.023703..28.N.03.065.13.UPTC. además es el punto de partida para la selección de hardware.0.32.0.6.E*7C Se recuperan los 4 datos siguientes que representan la posición de latitud en segundos. en el cual se implementa un segmento de código de inicialización que captura un punto inicial A.7279.5. esta vez en sentido antihorario. El seguimiento de estos dos segmentos indica que al final de cada trayectoria se alternará el sentido de giro del vehículo. Al implementar el sistema. ver fig N°02. permitirá trazar trayectorias precisas en un terreno. realizando una toma continua de datos. RESULTADOS PARCIALES Debido a que no se implementó un algoritmo de control. Corregir el error dado por el módulo GPS: esta corrección se lleva a cabo por medio de un DGPS.co/Pages/Revista/949/agriculturaprecision. ver fig N°02 son conocidos. por tanto es posible realizar trazados paralelos pero no se puede garantizar una ubicación exacta.L . Al finalizar la primera trayectoria el arquetipo dará un giro de 90 grados y avanzará. final(B). evaluar en la ecuación de la recta paralela1 y corregir si el vehículo se sale de curso. Prototipo Autoguía 3 Como los puntos inicial(A) . El procedimiento a seguir es el mismo. como las rectas son paralelas la pendiente no varía. Es necesario utilizar un DGPS para lograr una mayor exactitud en el sistema. Garcia-Cerezo.asp [6]www. Control y Telecomunicaciones SICOTEL 2012 . Gonzalez. V.UPTC. Este sistema se fundamenta en el uso de una antena con una posición exacta realizando un intercambio de datos del usuario con el fin de obtener el error inducido por los factores atmosféricos [2]. TRABAJOS FUTUROS A.agriculturadeprecision. POZO-RUJZ. PAGINAS WEB [3] www. . el error de los datos medidos cambia en las diferentes horas del día. Llegando al final de la trayectoria 1 el tractor efectuará de nuevo los dos giros.fao. en el seguimiento de las rutas el vehículo oscilaba alrededor de la recta. se podrá realizar una aplicación adicional.sac.org/data/articulos/agprec/AgPre cySiembraVariable. de no hacerlo retomaría el trazado original.pdf Primer Seminario Taller Latinoamericano de Instrumentación. Las pruebas realizadas estuvieron orientadas a la observación del comportamiento del vehículo para así corregir posibles errores. Realizar el control de la dirección para un prototipo con sistema de dirección vehicular. este factor incluye directamente un error en las rectas con respecto a la posición real del móvil. Cumpliendo esta condición el tractor (prototipo) volverá a girar 90 grados para iniciar el seguimiento del primer trazado paralelo al original. Implementar un sistema de control de la dirección del prototipo. III. Dado que el GPS recibe diversas señales satelitales y el número de satélites de los que recibe señal varia. con los cuales se mejorará la precisión del sistema.org [4]www. Jaimes. VI. por medio de un PIC16F877 se determina la pendiente de la trayectoria. el cual proporciona mayor precisión. tanto como sea necesario para que encuentre el siguiente punto inicial. Martinez and A.cosechaypostcosecha. IV. REFERENCIAS [1] Matthew Sullivan-Extension Program Specialist GPS Guidance Systems – An overview of the components and options.org [5]www. los dos giros mencionados previamente se realizan en sentido horario. como lo es la identificación de maleza o la aplicación adecuada de insumos o herbicidas. [2] A. con esto se garantiza que si el prototipo se sale del camino el valor evaluado en dicha recta no concordará con el dato que arroja el módulo GPS. a new siatellite selection criterion for dgps using two low-cost receivers. también gracias a dicho módulo se sabe a ciencia cierta si el vehículo salió del trazado hacia la derecha o izquierda y en la lógica programada se decidirá a que motor es necesario aplicarle el PWM. lo que nos limita a realizar la toma de datos y seguido a esto trazar las trayectorias.org. B. Esta acción será realizada hasta que el tractor (prototipo) llegue al final del trazado(C). CONCLUSIONES La precisión del GPS empleado es de 2 metros.