Barra de Luz Piloto Automatico

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www.agriculturadeprecisao.org.br
José P. Molin
ESALQ/USP
jpmolin@usp.br
Sistemas de orientação 
para faixas paralelas e 
direção automática
Prof. J. P. Molin
Objetivo
Abordar as técnicas relacionadas às
aplicações de GNSS na orientação de 
máquinas agrícolas, como auxílio visual 
(barra de luz e similares) e em sistemas
autônomos (piloto automático)
Prof. J. P. Molin
Sistemas de orientação
• Estacas
• Bandeirinhas
• Espuma
• Cabo-de-aço
• Pingente (corrente)
• Discos marcadores
• Sistemas auxiliados por GNSS
Prof. J. P. Molin
Marcadores de espuma – na pulverização
Prof. J. P. Molin
A solução dos marcadores de espuma
1999
Prof. J. P. Molin
... ou marcador de linha
Prof. J. P. Molin
Cabo-de-aço para marcar as passadas do pulverizador...
Prof. J. P. Molin
Prof. J. P. Molin
... ou balizamento
Prof. J. P. Molin
O surgimento da “barra de luzes”: 
aplicações aéreas - substituição dos “bandeirinhas”
Prof. J. P. Molin
Barras de luzes em avião agrícola
Prof. J. P. Molin
Registro dos 
dados de 
percursos
1995!!
Prof. J. P. Molin
Resultados de precisão incontestáveis...
Molin, 1998
Prof. J. P. Molin
Barras de luzes em avião agrícola
Piracicaba, 1997
Prof. J. P. Molin
Molin, 1998
Prof. J. P. Molin
Frequência de Erro
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Erro (m)
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Bandeira
DGPS
Molin, 1998
Prof. J. P. Molin
Probabilidade de Erro
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Erro (m)
P
ro
b
a
b
ili
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a
d
e
 
Bandeiras
DGPS 
Molin, 1998
Prof. J. P. Molin
Sindag.org.br
Prof. J. P. Molin
Barra de luzes para aplicações terrestres
Prof. J. P. Molin
Solução perfeita para percursos retos
Prof. J. P. Molin
... nem tanto para curvas
Prof. J. P. Molin
Possibilidades
AgLeader
Prof. J. P. Molin
Barra de luzes tradicional
http://agrosystem.disparadordeemails.com/registra_clique.php?id=H|24361|14358|7861&url=http://www.agrosystem.com.br
http://agrosystem.disparadordeemails.com/registra_clique.php?id=H|24361|14358|7861&url=http://www.agrosystem.com.br
Prof. J. P. Molin
Barra de luzes (leds) com 
tela auxiliar (estrada virtual)
Prof. J. P. Molin
Barra de luzes (leds) com 
tela auxiliar (estrada virtual)
Prof. J. P. Molin
Freqüência acumulada dos erros de paralelismo para barra de luzes
MOLIN et al., 2011
Prof. J. P. Molin
Necessidade de correção para inclinação lateral
Prof. J. P. Molin
A evolução dos sistemas automáticos 
de alinhamento e direção
Prof. J. P. Molin
Controlador de posição de implemento montado 
(cultivador/capina) com sensor de posição e atuador hidráulico
Nebraska, 1993
Prof. J. P. Molin
Controlador de posição de implemento montado 
(cultivador/capina) com sensor de posição e atuador hidráulico
Nebraska, 1994
Prof. J. P. Molin
Prof. J. P. Molin
Sensores
Prof. J. P. Molin
Sistemas Class
Class
Prof. J. P. Molin
Auto Pilot
Class
Prof. J. P. Molin
Laser Pilot
Class
Prof. J. P. Molin
Cam Pilot
Class
Prof. J. P. Molin
Sistema utilizando ultrasom
Prof. J. P. Molin
Sistema utilizando 
imagem
Prof. J. P. Molin
Prof. J. P. Molin
O surgimento dos sistemas de direção 
automática com GNSS
Prof. J. P. Molin
Pista de ensaio de tratores da 
Universidade de Nebraska, 1995
Prof. J. P. Molin
Pista de ensaio de tratores da 
Universidade de Nebraska, 1995
GPS com correção via rádio
trator com um motor 
hidráulico no volante
Prof. J. P. Molin
2002
2001
Prof. J. P. Molin
Rápida adoção no Brasil
Prof. J. P. Molin
Tipos de sistemas de direção automática:
Atuadores Integrados (hidráulicos)
Prof. J. P. Molin
Monitor
(computador)
GNSS
Sensor inercial
Atuador (válvula
eletrohidráulica)
Sensor de 
esterçamento
Adaptado de S&C, 2006
Prof. J. P. Molin
Atuadores de volante
Tipos de sistemas de direção automática:
...atrito no volante
Prof. J. P. Molin
Sistema de atuador 
por atrito no volante
Prof. J. P. Molin
...motor elétrico na coluna
Tipos de sistemas de direção automática:
Atuadores de volante
Prof. J. P. Molin
Motor elétrico na coluna da direção
Prof. J. P. Molin
Sistemas de atuação no volante do trator
Motor elétrico diretamente na coluna de direção
Prof. J. P. Molin
Sistemas de atuação no volante do trator
Motor elétrico com roda de atritoMotor elétrico com corrente na coluna de direção
Prof. J. P. Molin
Agritechnica 2011
Prof. J. P. Molin
Prof. J. P. Molin
Bloco de Válvula de um Piloto 
Automático Hidráulico
Atuador de um Piloto 
Automático Elétrico na Coluna 
de Direção
Adaptado de Timble; John Deere, Salvi (2014)
Prof. J. P. Molin
Adaptado de Timble; John Deere, Salvi (2014)
Prof. J. P. Molin
Composição do erro de sistemas de 
direção automática
Erro de 
posicionamento
do GPS
Controle e 
dinâmica do 
veículo
Desalinhamentos
do implemento
Condições da
lavoura
Erro total de 
desalinhamento
adaptado de Adamchuk, 2007
Prof. J. P. Molin
O que considerar ao avaliar sistemas de orientação 
(barra e piloto)
• Natureza do ensaio
– estático ou cinemático
• Duração do ensaio 
– passada por passada (15 min) ou longa duração (ano seguinte)
• Definição do ensaio
– precisão ou acurácia
• Estatística utilizada
– predição media, 68% (1σ) ou 95% (2σ)
• Tipo de erro
– posicionamento ou paralelismo
adaptado de Adamchuk, 2007
Prof. J. P. Molin
Definição de “Erro”
adaptado de Adamchuk, 2007
Prof. J. P. Molin
Vantagens dos sistemas de direção automática
• permitem a redução da compactação do solo e danos às plantas 
(ou soqueiras no caso da cana) com controle de trafego
• permitem velocidades operacionais maiores
• reduzem a fadiga do operador
• permitem a operação mesmo com falta de visibilidade (dia e noite)
• otimizam o raio de manobras
• minimizam os erros de paralelismo
• permitem a operação com mais do que um conjunto na mesma 
área
• a operação pode iniciar em qualquer ponto da lavoura
• aumentam o rendimento operacional
• permitem a integração das operações automatizadas sob uma 
mesma base de dados – plantio, tratos culturais e colheita 
(percursos gravados)
Prof. J. P. Molin
Controle de tráfego
Prof. J. P. Molin
Coleti, 2009
Prof. J. P. Molin
1.5 m
Sugarcane rows
Prof. J. P. Molin
Cultivar Máquinas, jul/2018
Prof. J. P. Molin
Tráfego em lavoura de grãos - Australia
Revista Plantio Direto, edição 110, março/abril de 2009.
6 vezes menos 
tráfego que o 
Preparo 
Convencional e 
3 vezes menos 
que o Plantio 
Direto !
Prof. J. P. Molin
F. Faggion, 2018
Prof. J. P. Molin
Farmers Weekly - http://www.fwi.co.uk
07/06/2007
O que acontece quando você opera com sistema de direção automática e sente sono….
http://www.fwi.co.uk/
Prof. J. P. Molin
Prof. J. P. Molin
Intelligent Total Equipment Control
(John Deere iTEC Pro™ Guidance Systems)
Prof. J. P. Molin
Tecnologia de manobra autônoma de cabeçeiras
Prof. J. P. Molin
O desafios da direção automática em máquinas 
acopladas e rebocadas...
Prof. J. P. Molin
Antena trator
Antena 1 Antena 2
Coletor de 
dados Passalaqua; Molin (2018)
Prof. J. P. Molin
o Comportamento das carretas em relação a trajetória
MATERIAL E MÉTODOS
Passalaqua; Molin (2018)
Prof. J. P. Molin
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Área 1.1 (terreno plano e percurso reto)
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Área 1.2 (terreno declivoso e percurso reto)
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Erros (m)
Área 1.3 (terreno declivoso e percursocurvo)
Percursos 
retos e curvos, 
sem DA
Passalaqua; Molin (2018)
Prof. J. P. Molin
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Área 3.1
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Área 3.2
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(%
)
Classe de erros (m)
Área 3.3
Percursos retos 
inclinados, com 
e sem DA
5%
7%
8%
Passalaqua; Molin (2018)
Prof. J. P. Molin
Linha guia do implemento
Linha guia do trator
Mesma linha guia para o 
trator e implemento
Direção da inclinação Direção da inclinação
Antena GNSS
Sistema de direção automática para máquinas e implementos
Passivo Ativo
Adaptado de Heege (2013)
Prof. J. P. Molin
Molin et al., 2015
Sistema de direção automática para máquinas e implementos
Equipamento de arrasto sem sistema 
de direção automática
Equipamento de arrasto com sistema 
de direção automática ativo
Prof. J. P. Molin
Atuadores hidráulicos lineares direcionando a barra de tração 
Sistema de direção automática ativo para máquinas
Agrishow, 2009
Prof. J. P. Molin
Trimble
Disco esterçante
www.orthman.com
www.orthman.com
Sistema de direção automática ativo para máquinas
Prof. J. P. Molin
www.JohnDeere.com Barra de tração com atuadores 
hidráulicos
Sistema de direção automática ativo para máquinas
Prof. J. P. Molin
Thanpattranon et al (2016)
Prof. J. P. Molin
Agritechnica 2011
Prof. J. P. Molin
Agritechnica2015
Prof. J. P. Molin
Prof. J. P. Molin
Sistema Passivo
Prof. J. P. Molin
SÍNTESE
• Sistemas de orientação visual
– Barras de luzes e telas com estrada virtual
• Sistemas de direção automática
– Atuadores de volante ou de coluna
• Receptor L1 com DGPS ou algoritmos
– Atuadores hidráulicos
• Receptor L1 com DGPS ou algoritmos (sem sentido prático)
• Receptores GNSS (L1 + L2 + GLONASS) com correção via satélite
• Receptores GNSS com correção RTK
Prof. J. P. Molin
Veículos autônomos - a próxima geração...
Blackmore, 2006
Veículos autônomos e 
robótica
Prof. J. P. Molin
Prof. J. P. Molin
https://my.hs-osnabrueck.de/ecs/fileadmin/users/40/upload/publikationen/BoniRob.pdf
Scholz & Ruckelshausen (2014)
Prof. J. P. Molin
Gestão com redução de escala
Agricultura convencional Talhão
Tratamento uniforme
Agricultura de precisão Sub-talhão (ou pixel)
Tratamento localizado
Tratamento individualizado por planta Planta individual
Dose ou ação individual
Blackmore (2006)
Prof. J. P. Molin
P
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u
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ã
o
 o
u
 l
u
c
ro
Blackmore (2006)
Sistemas melhorados:
1. aumento da otimização com 
grandes mudanças
2. pequenos equipamentos com 
muita inteligência
Otimização de sistemas complexos
Sistemas atuais:
1. localmente otimizados com 
pequenas mudanças;
2. grandes equipamentos com 
pouca inteligência.
Prof. J. P. Molin
Agrishow 2011
www.johndeere.com 
Wageningen, 
2009
Wageningen, 
2009
Agrishow 2013
Prof. J. P. Molin
Capina robotizada
Prof. J. P. Molin
Canadá, 2018
Prof. J. P. Molin
https://farmfor.com.br/posts (2017)
https://farmfor.com.br/posts
Prof. J. P. Molin
Medalha de Ouro – Agritechnica 2011 - Hannover
Prof. J. P. Molin
Prof. J. P. Molin
Vera, a visão de futuro da Volvo
Futuretransport, 13/09/2018