Networked control system for the guidance of a four-wheel steering agricultural robotic platform

A current trend in the agricultural area is the development of mobile robots and autonomous vehicles for precision agriculture (PA). One of the major challenges in the design of these robots is the development of the electronic architecture for the control of the devices. In a joint project among research institutions and a private company in Brazil a multifunctional robotic platform for information acquisition in PA is being designed. This platform has as main characteristics four-wheel propulsion and independent steering, adjustable width, span of 1,80m in height, diesel engine, hydraulic system, and a CAN-based networked control system (NCS). This paper presents a NCS solution for the platform guidance by the four-wheel hydraulic steering distributed control. The control strategy, centered on the robot manipulators control theory, is based on the difference between the desired and actual position and considering the angular speed of the wheels. The results demonstrate that the NCS was simple and efficient, providing suitable steering performance for the platform guidance. Even though the simplicity of the NCS solution developed, it also overcame some verified control challenges in the robot guidance system design such as the hydraulic system delay, nonlinearities in the steering actuators, and inertia in the steering system due the friction of different terrains. Copyright © 2012 Eduardo Pacincia Godoy et al.

Analysis of the different forms of application and types of cutting fluid used in plunge cylindrical grinding using conventional and superabrasive CBN grinding wheels

The work reported here involved an investigation into the grinding process, one of the last finishing processes carried out on a production line. Although several input parameters are involved in this process, attention today focuses strongly on the form and amount of cutting fluid employed, since these substances may be seriously pernicious to human health and to the environment, and involve high purchasing and maintenance costs when utilized and stored incorrectly. The type and amount of cutting fluid used directly affect some of the main output variables of the grinding process which are analyzed here, such as tangential cutting force, specific grinding energy, acoustic emission, diametrical wear, roughness, residual stress and scanning electron microscopy. To analyze the influence of these variables, an optimised fluid application methodology was developed (involving rounded 5, 4 and 3 turn diameter nozzles and high fluid application pressures) to reduce the amount of fluid used in the grinding process and improve its performance in comparison with the conventional fluid application method (of diffuser nozzles and lower fluid application pressure). To this end, two types of cutting fluid (a 5% synthetic emulsion and neat oil) and two abrasive tools (an aluminium oxide and a superabrasive CBN grinding wheel) were used. The results revealed that, in every situation, the optimised application of cutting fluid significantly improved the efficiency of the process, particularly the combined use of neat oil and CBN grinding wheel. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Evaluation of the thermal damages in inlet engine valves varying the grinding wheels and the cutting fluids

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The behaviour of resin-bond diamond wheels in the grinding of advanced ceramics

Results are reported of the behaviour of the plane tangential grinding process using diamond grinding wheels. Grinding performance is analysed in terms of the wear behaviour of the wheel in the grinding of ceramic. Discussion of the results concentrates on the wear mechanism of the diamond wheel and the process of material removal.

Comparing support vector machines and artificial neural networks in the recognition of steering angle for driving of mobile robots through paths in plantations

The use of mobile robots turns out to be interesting in activities where the action of human specialist is difficult or dangerous. Mobile robots are often used for the exploration in areas of difficult access, such as rescue operations and space missions, to avoid human experts exposition to risky situations. Mobile robots are also used in agriculture for planting tasks as well as for keeping the application of pesticides within minimal amounts to mitigate environmental pollution. In this paper we present the development of a system to control the navigation of an autonomous mobile robot through tracks in plantations. Track images are used to control robot direction by pre-processing them to extract image features. Such features are then submitted to a support vector machine and an artificial neural network in order to find out the most appropriate route. A comparison of the two approaches was performed to ascertain the one presenting the best outcome. The overall goal of the project to which this work is connected is to develop a real time robot control system to be embedded into a hardware platform. In this paper we report the software implementation of a support vector machine and of an artificial neural network, which so far presented respectively around 93% and 90% accuracy in predicting the appropriate route. (C) 2013 The Authors. Published by Elsevier B.V. Selection and peer review under responsibility of the organizers of the 2013 International Conference on Computational Science

Otimização da estrutura metalica para um carro alegórico

Carnival is a unique opportunity for the associations demonstrate the community’s annual work and the float is a major component of this celebration, responsible for pitch the samba using allegories and carry important figures. The excess weight of the floats which are mostly manufactured from truck and bus structures requires larger amount of people to push the vehicle in addition to increased efforts on the steering systems, suspension and wheels, raising the probability of breakage and loss of one year work. The objective of this study is to use the concepts of strength of materials combined with computer simulation to obtain a structure that has the lowest possible weight without compromising the safety of transported components and that is also easy to manufacture, drive and store

Ultra-precision face grinding with constant pressure, lapping kinematics, and SiC grinding wheels dressed with overlap factor

Several machining processes have been created and improved in order to achieve the best results ever accomplished in hard and difficult to machine materials. Some of these abrasive manufacturing processes emerging on the science frontier can be defined as ultra-precision grinding. For finishing flat surfaces, researchers have been putting together the main advantages of traditional abrasive processes such as face grinding with constant pressure, fixed abrasives for two-body removal mechanism, total contact of the part with the tool, and lapping kinematics as well as some specific operations to keep grinding wheel sharpness and form. In the present work, both U d-lap grinding process and its machine tool were studied aiming nanometric finishing on flat metallic surfaces. Such hypothesis was investigated on AISI 420 stainless steel workpieces U d-lap ground with different values of overlap factor on dressing (Ud=1, 3, and 5) and grit sizes of conventional grinding wheels (silicon carbide (SiC)=#800, #600, and #300) applying a new machine tool especially designed and built for such finishing. The best results, obtained after 10 min of machining, were average surface roughness (Ra) of 1.92 nm, 1.19-μm flatness deviation of 25.4-mm-diameter workpieces, and mirrored surface finishing. Given the surface quality achieved, the U d-lap grinding process can be included among the ultra-precision abrasive processes and, depending on the application, the chaining steps of grinding, lapping, and polishing can be replaced by the proposed abrasive process.

Influência da lubrirrefrigeração na qualidade superficial de metais retificados

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Desempenho operacional de um protótipo “aerossolo”

It is been a great deal of interest the studying of the operational performance of tractors and its machinery especially in work conditions. The present study had as objective to evaluate the operational performance of an Aerossolo prototype tracked with a Valtra BM100 4x2 TDA, with the engine power of 73.6 kW (100 cv). The prototype equipment is a drag type, hydraulically commanded, with telescopic heading for longitudinal adjustment, two lateral sections with 28 knifes in each one of them, concrete ballasts, wheels of transport and aggregate breaker coil. The work was conducted in the Department of Agricultural Engineering of the UNESP, Jaboticabal Campus, in a randomized blocks design, factorial 3 x 3, with four repetitions. The nine studied treatments were a combination for three ballast conditions (0; 960 and 1,307 kg) and three angles of the sections (0 degrees; 7 degrees and 14 degrees). The results indicate an increase in operational consumption (liters per hectare) of 32.4% in relation to the concrete ballast addition, and a 26.8% in relation to the angle variation between sections. The working depth, traction force and power demands were higher with the increases in the concrete ballast and the angle variation between sections.

Semeadora-adubadora: exigências em função do preparo do solo, da pressão de inflação do pneu e da velocidade

As semeadoras-adubadoras, responsáveis pela correta adição de semente e adubo ao solo, possuem mecanismos dosadores acionados por suas rodas motrizes, que giram em função do contato com a superfície do solo. Esse contato é influenciado, entre outros fatores, pela pressão de inflação dos pneus. O objetivo do presente trabalho foi estudar o desempenho de uma semeadora-adubadora de precisão em função do preparo do solo (preparo convencional e plantio direto), das velocidades de deslocamento e da pressão de inflação do seu pneu. O trabalho foi realizado na UNESP de Jaboticabal (SP) no ano de 2006. Foram avaliadas as seguintes variáveis: força de tração e potência na barra, consumo de combustível (horário, ponderal, operacional e específico), capacidade de campo operacional, patinagem dos rodados do trator e da semeadora-adubadora, estande inicial e distribuição longitudinal de sementes. O sistema plantio direto demandou maior força (35 %), potência e consumo horário de combustível; o mesmo aconteceu na maior velocidade. A pressão de inflação das rodas da semeadora proporcionou menor patinagem e maior estande inicial de plântulas.

Cultura da soja em função da profundidade de semeadura e da carga vertical sobre a fileira de semeadura

A análise do efeito da profundidade de semeadura e carga vertical visando a melhorar o aproveitamento, e a integração entre o solo e a cultura é muito difícil. O objetivo do presente trabalho foi avaliar cargas verticais (0; 98; 196 e 294 N) sobre as rodas compactadoras das semeadoras, combinando com profundidades de semeadura (0,03; 0,05 e 0,07 m) para a cultura da soja. O trabalho foi realizado no DER/UNESP - Jaboticabal, na pista de ensaio do Laboratório de Máquinas e Mecanização Agrícola (LAMMA), utilizando o delineamento experimental em blocos casualizados, no esquema fatorial (4 x 3), com 12 tratamentos e três repetições, totalizando 36 observações. Foram analisados: emergência de plântulas, estandes inicial e final, índice de sobrevivência, área mobilizada e rendimento de grãos. Os resultados evidenciaram que, com exceção da área mobilizada em relação à profundidade de semeadura, todas as demais variáveis não foram influenciadas pelos tratamentos.

Efeito de rodas compactadoras submetidas a cargas verticais em profundidades de semeadura sobre o desenvolvimento do milho

O sucesso de implantação de uma cultura pode ser garantido por uma semeadura bem realizada, e as rodas compactadoras utilizadas nessa operação devem ser capazes de melhorar o contato solo-semente para promover boa emergência das plântulas. O objetivo deste trabalho foi estudar a influência de três modelos de rodas compactadoras, três profundidades de semeadura e três níveis de carga sobre a roda compactadora na germinação e no desenvolvimento da cultura do milho, em uma pista de ensaios projetada para essa finalidade, no município de Uberaba - MG, em Latossolo Vermelho distrófico, textura média. O delineamento experimental utilizado foi o de parcelas subsubdivididas, com 27 tratamentos e quatro repetições. Os resultados obtidos evidenciaram que a profundidade de semeadura foi o fator que mais afetou o desenvolvimento vegetativo da cultura do milho no estádio 2, enquanto no estádio 4 nenhum dos fatores afetou as medidas de desenvolvimento da cultura.

Avaliação de semeadora-adubadora de precisão trabalhando em três sistemas de preparo do solo

Avaliou-se uma semeadora-adubadora de precisão com quatro linhas, na cultura do milho (Zea mays L.), trabalhando em Latossolo Vermelho-Escuro eutrófico, A moderado, textura argilosa. As parcelas experimentais foram dispostas em blocos casualizados, com quatro repetições, em esquema fatorial 3 x 3, totalizando 36 observações. Os fatores foram dados pelos sistemas de preparo do solo (convencional, plantio direto e reduzido) e pelas marchas do trator (3ª reduzida alta, 4ª reduzida baixa e 4ª reduzida alta). Foram analisadas as variáveis velocidade de deslocamento, queda de velocidade, força de tração e potência na barra, consumo de combustível, rotação do motor e patinagem média dos rodados do trator. Os resultados mostraram que a operação de semeadura em solo sob preparo reduzido apresentou maior consumo de combustível, menor velocidade de deslocamento, menor capacidade de campo efetiva e maior patinagem.

Desenvolvimento de equipamento motorizado para aplicação líquida de produtos fitossanitários na cultura do café

O trabalho teve como objetivo desenvolver um protótipo aplicador de líquidos na superfície do solo para cafezais localizados em regiões de topografia acidentada ou cultivados em sistema de plantio adensado. O protótipo do aplicador construído é um trator de rabiças acionado por um motor de dois tempos a gasolina, de 2,61 kW (3,5 cv), com duas rodas motrizes com bitola de 0,60 m e uma terceira roda direcional, equipado com sistema de pulverização dotado de depósito de 40 L, bomba centrífuga, filtros de linha, regulador de pressão, manômetro, mangueiras, válvulas e suporte de bicos. Para avaliar a eficiência do protótipo, foram instalados dois experimentos de campo em São Sebastião do Paraíso - MG (2003 e 2004), onde foram aplicados inseticidas sistêmicos para o controle da cigarra. Os métodos de aplicação avaliados foram: aplicação em faixa, filete, drench contínuo e drench intermitente. O protótipo aplicador de líquidos à superfície do solo atendeu aos objetivos propostos, visto que conseguiu realizar o controle químico de cigarras com destaque para a aplicação em drench contínuo. O protótipo, se equipado para aplicar simultaneamente nos dois lados da planta, apresentará capacidade de campo operacional semelhante à do equipamento tratorizado.

Consumo de combustível na operação de subsolagem realizada antes e depois de diferentes sistemas de preparo periódico do solo

A subsolagem tem aumentado nos últimos anos de forma indiscriminada, faltando estudos que norteiem os melhores procedimentos para que novos problemas não sejam acrescentados devido a subsolagens inadequadas ou mesmo em solos onde a operação é desnecessária, e principalmente buscar redução no consumo de combustível. Dessa forma, este trabalho teve o objetivo de avaliar o consumo de combustível na operação de subsolagem efetuada antes e depois de diferentes sistemas de preparo periódico do solo, classificado como Nitossolo Vermelho distroférrico. Os preparos foram realizados com arado de discos, arado de discos mais uma gradagem de nivelamento, grade pesada, grade pesada mais gradagem de nivelamento e escarificador. A realização da subsolagem depois dos sistemas de preparo periódico requereu 15% menos de potência na barra de tração. A subsolagem depois dos diferentes sistemas de preparo economizou 16,5% de combustível por área. O deslizamento das rodas motrizes e a velocidade média operacional obtiveram melhor desempenho quando se realizou a subsolagem depois do preparo do solo.