Desenvolvimento de sistema de controle para veículo autônomo em aplicação agrícola.

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Zucchi, Gabriel Araujo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Agricultura (Uso); Agricultural; Autonomous vehicles; Control; Heavy vehicle; PID; Sistemas de controle; Stanley; Veículos autônomos (Aplicações)
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3142/tde-18032026-073823/

Os veículos capazes de operar sem intervenção do motorista têm despertado crescente interesse tanto da comunidade acadêmica quanto da indústria automotiva. Pesquisas voltadas ao desenvolvimento de sistemas de condução autônoma vêm ganhando destaque, com avanços significativos concentrados, em sua maioria, em aplicações urbanas e rodoviárias. Entretanto, observa-se uma expansão desse interesse para o setor agrícola, impulsionada pela crescente demanda por soluções autônomas robustas, especialmente para veículos pesados. Nesse novo contexto, caracterizado por ambientes desafiadores e requisitos operacionais específicos, ainda são escassas as pesquisas que avaliam a eficácia de sistemas de controle em condições reais de operação. Assim, a validação experimental torna-se etapa essencial para garantir que esses sistemas atuem com segurança, precisão e confiabilidade em cenários off-road. Esta dissertação tem como objetivo desenvolver e validar uma camada completa de controle, incluindo hardware e software, para um caminhão autônomo de grande porte voltado a aplicações agrícolas. A metodologia adotada consistiu na implementação de um sistema de controle no caminhão Mercedes-Benz AROCS 8x4, utilizando um controlador embarcado baseado em Raspberry Pi, integrado a interfaces Drive-by-Wire e comunicação via ROS2. A estratégia de controle de baixo nível empregou controladores PID para velocidade e esterçamento, enquanto o controle de trajetória foi baseado no método Stanley. A validação experimental foi conduzida em uma pista de testes controlada, abrangendo dez cenários distintos com diferentes geometrias e velocidades. Foram analisadas métricas como erro lateral, RMSE, Jerk e tempo de permanência dentro da faixa de tolerância. Os resultados demonstraram que o sistema foi capaz de conduzir o veículo de forma autônoma em todos os cenários propostos. Em trajetos retilíneos, o erro lateral permaneceu dentro da faixa de ±0,2 metros por mais de 96% do tempo, indicando alta precisão de rastreamento. Em segmentos curvos, observou-se uma redução de desempenho atribuída à sensibilidade do controlador Stanley à velocidade e à parametrização adotada. A análise estatística (ANOVA e teste de Tukey HSD) confirmou diferenças significativas no erro lateral entre os diferentes cenários. Os resultados obtidos indicam que a camada de controle proposta é adequada para aplicações agrícolas com veículos pesados, mesmo sem a necessidade de conhecimento detalhado do modelo dinâmico do veículo. O sistema desenvolvido demonstrou confiabilidade, adaptabilidade e consistência, constituindo uma base sólida para pesquisas futuras e para aplicações práticas em campo real.