Methodologies for attitude determination from MEMS sensors in vehicles

The focus of the thesis is the application of different attitude’s determination algorithms on data evaluated with MEMS sensor using a board provided by University of Bologna. MEMS sensors are a very cheap options to obtain acceleration, and angular velocity. The use of magnetometers based on Hall effect can provide further data. The disadvantage is that they have a lot of noise and drift which can affects the results. The different algorithms that have been used are: pitch and roll from accelerometer, yaw from magnetometer, attitude from gyroscope, TRIAD, QUEST, Magdwick, Mahony, Extended Kalman filter, Kalman GPS aided INS. In this work the algorithms have been rewritten to fit perfectly with the data provided from the MEMS sensor. The data collected by the board are acceleration on the three axis, angular velocity on the three axis, magnetic fields on the three axis, and latitude, longitude, and altitude from the GPS. Several tests and comparisons have been carried out installing the electric board on different vehicles operating in the air and on ground. The conclusion that can be drawn from this study is that the Magdwich filter is the best trade-off between computational capabilities required and results obtained. If attitude angles are obtained from accelerometers, gyroscopes, and magnetometer, inconsistent data are obtained for cases where high vibrations levels are noticed. On the other hand, Kalman filter based algorithms requires a high computational burden. TRIAD and QUEST algorithms doesn’t perform as well as filters.

On the Role of Automatic Guided Vehicles in the 4th Industrial Revolution

Elaborate presents automated guided vehicle state-of-art, describing AGVs' types and employed technologies. AGVs' applications is going to be exposed by means of performed work during Toyota's internship. It will be presented the acquired experience on automatic forklifts' implementation and tools employed in a realization of an AGV system. Morover, it will be presented the development of a python program able to retrieve data, stored in a database, and elaborate them to produce heatmaps on vehicles' errors. The said program has been tested live on customer's sites and obtained result will be explained. Finally, it is going to be presented the analysis on natural navigation technology applied to Toyota's AGVs. Tests on natural navigation have been run in warehouses to estimate capabilities and possible application in logistic field.

Smart freight transport in urban areas: a crowd-shipping model using autonomous vehicles

L'avanzamento dell'e-commerce e l'aumento della densità abitativa nel centro città sono elementi che incentivano l'incremento della richiesta merci all'interno dei centri urbani. L'attenzione all'impatto ambientale derivante da queste attività operative è un punto focale oggetto di sempre maggiore interesse. Attraverso il seguente studio, l'obiettivo è definire attuali e potenziali soluzioni nell'ambito della logistica urbana, con particolare interesse alle consegne dell'ultimo miglio. Una soluzione proposta riguarda la possibilità di sfruttare la capacità disponibile nei flussi generati dalla folla per movimentare merce, pratica nota sotto il nome di Crowd-shipping. L'idea consiste nella saturazione di mezzi già presenti nella rete urbana al fine di ridurre il numero di veicoli commerciali e minimizzare le esternalità negative annesse. A supporto di questa iniziativa, nell'analisi verranno considerati veicoli autonomi elettrici a guida autonoma. La tesi è incentrata sulla definizione di un modello di ottimizzazione matematica, che mira a designare un network logistico-distributivo efficiente per le consegne dell'ultimo miglio e a minimizzare le distanze degli attori coinvolti. Il problema proposto rappresenta una variante del Vehicle Routing Problem con time windows e multi depots. Il problema è NP-hard, quindi computazionalmente complesso per cui sarà necessario, in fase di analisi, definire un approccio euristico che permetterà di ottenere una soluzione sub-ottima in un tempo di calcolo ragionevole per istanze maggiori. L'analisi è stata sviluppata nell'ambiente di sviluppo Eclipse, attraverso il risolutore Cplex, in linguaggio Java. Per poterne comprendere la validità, è prevista un'ultima fase in cui gli output del modello ottimo e dell'euristica vengono confrontati tra loro su parametri caratteristici. Bisogna tuttavia considerare che l' utilizzo di sistemi cyber-fisici a supporto della logistica non può prescindere da un costante sguardo verso il progresso.