Titelaufnahme

Titel
GPS-basierte Navigation eines autonomen mobilen Feldroboters zur Messung von Bodeneigenschaften / von Matthias Göttinger
VerfasserGöttinger, Matthias
Begutachter / BegutachterinWeber, Robert ; Ruckelshausen, Arno
Erschienen2014
UmfangXIII, 105 S. : 1 CD-ROM ; Ill., zahlr. graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2014
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Penetrometer / GNSS-RTK-Positionierung
Schlagwörter (EN)Penetrometer / GNSS-RTK-Positioning
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-63116 Persistent Identifier (URN)
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GPS-basierte Navigation eines autonomen mobilen Feldroboters zur Messung von Bodeneigenschaften [10.64 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Zur Automatisierung unterschiedlicher Aufgaben im Agrarbereich wurde ein autonomer mobiler Feldroboter (BoniRob) im Rahmen eines Forschungsprojekts von den Unternehmen AMAZONEN-Werke H. Dreyer GmbH & Co. KG, Robert Bosch GmbH und der Hochschule Osnabrück entwickelt. Dieser dient als Trägerplattform für verschiedene Geräte, sogenannte BoniRob-Apps. Zusätzlich wurde an der Hochschule Osnabrück ein Penetrometer-App zur automatisierten Messung des Eindringwiderstands [MPa] entwickelt. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird die Entwicklung eines Softwaremoduls zur GNSS-basierten Navigation von BoniRob beschrieben. Dabei wurde eine Wegpunkt-Navigation zur Anfahrt von vorgegebenen Messpunkten implementiert. An diesen Messpunkten sind automatisierte Messungen mit dem Penetrometer-App durchgeführt und georeferenziert worden. Zur Positionierung wurden Netzwerk-RTK Messungen durchgeführt. Die Planung und Auswertung der Messfahrt erfolgte mittels GIS-Software. Das Robot Operating System (ROS) wurde als Software-Framework zur Realisierung des Navigationsmoduls eingesetzt. Die Umsetzung einer browserbasierten grafischen Benutzeroberfläche zur Steuerung des Navigationsmoduls erfolgte mit dem Web Toolkit (Wt). Für die Navigation mussten dabei folgende Teilaspekte gelöst werden: Bestimmung der Anfahrtreihenfolge der einzelnen Messpunkte (VRP), Planung eines für die Roboterplattform ausführbaren Pfads zum Zielpunkt und Azimutbestimmung mittels RTK Messungen während der Fahrt des Roboters. Weiters wurde die Einbindung von zusätzlichen Sensoren (Odometer und IMU) getestet. Zur Evaluierung des Navigationsmoduls wurden mehrere Feldtests an Testflächen des Versuchsbetriebs Waldhof der Hochschule Osnabrück durchgeführt. Dabei konnten im Zuge von Testmessungen im automatischen Modus 35 Messpunkte in einem 10 x 10 m Raster mit einer Genauigkeit von ca. 10 cm angefahren werden (mittlerer Abstand vom Zielpunkt). Zur Behebung der bei der Navigation aufgetretenen Probleme müssen Pfadplanung (motion primitives) und Fahrbefehle noch besser aufeinander abgestimmt werden. Die bei den Testmessungen durchgeführten Penetrometer-messungen wurden mit einer OS Kriging Software interpoliert und mit einem GIS visualisiert.

Zusammenfassung (Englisch)

For the automation of different agricultural tasks, an autonomous mobile field robot (BoniRob) has been developed within the scope of a research project of the companies AMAZONEN-Werke H. Dreyer GmbH & Co. KG, Robert Bosch GmbH and the University of Applied Sciences Osnabrück. It serves as a carrier platform for various devices, so-called BoniRob-Apps. In addition, a Penetrometer-App for the automated measurement of penetration resistance [MPa] has been developed at the University of Applied Sciences Osnabrück. Within the scope of this diploma thesis, the development of a software module for the GNSS-based navigation of BoniRob is described. Thereby, for the purpose of approaching predefined measuring points a waypoint navigation has been implemented. Automated penetration resistance measurements are executed and georeferenced at this measuring points. Network-RTK measurements were used for positioning. Planning and analysis of the measurement process was done using a GIS-Software. The Robot Operating System (ROS) was used as software-framework for the implementation of the navigation module. The implementation of a browser-based graphical user interface to control the navigation module was made with the Web Toolkit (Wt). Following aspects have to be considered for the purpose of navigation: Determination of the sequence of approaching the individual measuring points (VRP), planning an executable path for the robot platform to the next target point and azimuth determination using RTK-positioning while the robot is driving. Furthermore, the integration of additional sensors (odometer and IMU) has been tested. For the evaluation of the navigation module several field tests were performed at a trial farm of the University of Applied Sciences Osnabrück. Thereby, as part of field tests using the automatic navigation mode 35 measuring points in a 10 x 10 m grid could be approached with an accuracy of approx. 10 cm (mean distance of target point). However, to remedy the occurred problems during navigation, the coordination of path planning (motion primitives) and run commands needs to be improved. The performed penetration resistance measurements have been interpolated applying an OS Kriging Software and visualized using a GIS.