I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   R o b o t i c s   a n d   A u t o m a t i o n   ( I J R A )   V o l .   1 ,   N o .   2 ,   J u n e   2 0 1 2 ,   p p .   1 0 7 ~ 1 1 2   I S S N :   2 0 8 9 - 4 8 5 6             1 0 7       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s j o u r n a l . c o m / o n l i n e / i n d e x . p h p / I J R A   A d v a n c e d   A g r i c u l t u r e   S y s t e m       S h r i n i v a s   R .   Z a n w a r ,   R .   D .   K o k a t e   D e p t .   o f   I n s t r u m e n t a t i o n   E n g i n e e r i n g ,   J a w a h a r l a l   N e h r u   E n g i n e e r i n g   Co l l e g e ,   A u r a n g a b a d ,   M a h a r a s h t r a ,   I N D I A .       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T   A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   A p r   2 1 ,   2 0 1 2   R e v i s e d   J u n   3 ,   2 0 1 2   A c c e p t e d   J u n   1 0 ,   2 0 1 2       T h i s   a r t i c l e   a d d r e s s e s   t h e   a d v a n c e d   s y s t e m   w h i c h   i m p r o v e s a g r i c u l t u r e   p r o c e s s e s   l i k e   c u l t i v a t i o n   o n   p l o u g h e d   l a n d ,   b a s e d   o n   r o b o t i c   p l a t f o r m .   W e   h a v e   d e v e l o p e d   a   r o b o t i c   v e h i c l e   h a v i n g   f o u r   w h e e l s   a n d   s t e e r e d   b y   D C   m o t o r .   T h e   a d v a n c e d   a u t o n o m o u s   s y s t e m   a r c h i t e c t u r e   g i v e s   u s   t h e   o p p o r t u n i t y   t o   d e v e l o p   a   c o m p l e t e   n e w   r a n g e   o f   a g r i c u l t u r a l   e q u i p m e n t   b a s e d   o n   s m a l l   s m a r t   m a c h i n e s .   T h e   m a c h i n e   w i l l   c u l t i v a t e   t h e   f a r m   b y   c o n s i d e r i n g   p a r t i c u l a r   r o w s   a n d   s p e c i f i c   c o l u m n   a t   f i x e d   d i s t a n c e   d e p e n d i n g   o n   c r o p .   T h e   o b s t a c l e   d e t e c t i o n   p r o b l e m   w i l l   a l s o   b e   c o n s i d e r e d ,   s e n s e d   b y   i n f r a r e d   s e n s o r .   T h e   w h o l e   a l g o r i t h m ,   c a l c u l a t i o n ,   p r o c e s s i n g ,   m o n i t o r i n g   a r e   d e s i g n e d   w i t h   m o t o r s   &   s e n s o r   i n t e r f a c e d   w i t h   m i c r o c o n t r o l l e r .     T h e   r e s u l t   o b t a i n e d   t h r o u g h   e x a m p l e   a c t i v a t i o n   u n i t   i s   a l s o   p r e s e n t e d .   T h e   d c   m o t o r   s i m u l a t i o n   w i t h   f e e d f o r w a r d   a n d   f e e d b a c k   t e c h n i q u e   s h o w s   p r e c i s e   o u t p u t .   W i t h   t h e   h e l p   o f   t w o   e x a m p l e s ,   a   D m o t o r   a n d   a   m a g n e t i c   l e v i t a t i o n   s y s t e m ,   t h e   u s e   o f   M A T L A a n d   S i m u l i n k   f o r   m o d e l i n g ,   a n a l y s i s   a n d   c o n t r o l   i s   d e s i g n e d .   K e y w o r d :   A g r i c u l t u r e   r o b o t   D C   M o t o r   M i c r o c o n t r o l l e r   S e e d   &   f e r t i l i z e r   c u l t i v a t i o n   S t e e r i n g   m e c h a n i s m     Co p y r i g h t   ©   2 0 1 2   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   S h r i n i v a s   R .   Z a n w a r   D e p t .   o f   I n s t r u m e n t a t i o n   E n g i n e e r i n g ,     J a w a h a r l a l   N e h r u   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e ,     A u r a n g a b a d ,   M a h a r a s h t r a ,   I N D I A .   e - m a i l :   s h r i n i v a s . z a n w a r @ g m a i l . c o m       1 .   I N T R O D U C T I O N   I n   m o d e r n   g l o b a l i z a t i o n ,   m a n y   t e c h n o l o g i s t s   a r e   t r y i n g   t o   u p d a t e   a   n e w   d e v e l o p m e n t   b a s e d   o n   a u t o m a t i o n   w h i c h   w o r k s   v e r y   r i g i d l y ,   h i g h   e f f e c t i v e l y   a n d   w i t h i n   s h o r t   t i m e   p e r i o d .   T h e y   h a v e   d e v e l o p e d   d r i v e r l e s s   t r a c t o r s   b u t   t h e y   d i d   n o t   h a v e   a b i l i t y   t o   e m b r a c e   t h e   c o m p l e x i t y   o f   r e a l   w o r l d .   N o w   t h e   a p p r o a c h   o f   t h i s   p r o j e c t   i s   t o   d e v e l o p   s m a r t   m a c h i n e   w h i c h   d o   r i g h t   t h i n g   i n   r i g h t   p l a c e   a t   r i g h t   t i m e   w i t h   r i g h t   a m o u n t   i n   p r o c e s s   o f   f a r m i n g .   T h e   p r o g r e s s i v e   i n v e n t i o n   i n   a g r i c u l t u r e   s y s t e m   i s   b e c o m i n g   a n   i m p o r t a n t   t a s k   e s p e c i a l l y   b e c a u s e   o f   r i s i n g   d e m a n d   o n   q u a l i t y   o f   a g r i c u l t u r e   p r o d u c t s   a n d   d e c l i n i n g   l a b o u r   a v a i l a b i l i t y   i n   r u r a l   f a r m i n g   a r e a s .   T h e r e   a r e   d i f f e r e n t   p r o c e s s e s   i n   t h e   f a r m i n g   s y s t e m   l i k e   p l o u g h i n g ,   c u l t i v a t i n g   ( s e e d i n g ) ,   w e e d i n g ,   h a r v e s t i n g   e t c .   A l l   t h e s e   p r o c e s s e s   a r e   a d v a n c e d   b y   m o d i f y i n g   t h e   m e c h a n i s m   i n   f a r m i n g   w h i c h   w o r k s   a u t o m a t i c a l l y   w i t h o u t   m a n   p o w e r   r e q u i r e m e n t .   T h e   s m a l l   m a c h i n e   w o u l d   b e   a s s e m b l e d   f r o m   e x i s t i n g   m a s s   p r o d u c e d   c o m p o n e n t s   w i t h o u t   t h e   n e e d   o f   s p e c i a l i z e d   d e s i g n   a n d   t o o l i n g .   B e c a u s e   o f   s m a l l   a u t o n o m o u s   m a c h i n e ,   i t s   l i a b i l i t y   a n d   i n s u r a n c e   w i l l   b e   l o t   e a s i e r .   A l s o   t h e   i n p u t   e n e r g y   r e q u i r e   t o   t h i s   m a c h i n e   i s   l e s s   a s   c o m p a r e d   w i t h   t r a c t o r s   o r   a n y   a g r i c u l t u r a l   i n s t r u m e n t .   T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   u n i f i e d   f r a m e w o r k   t h a t   w i l l   f a c i l i t a t e   t h e   i m p l e m e n t a t i o n   o f   f u t u r e   a u t o n o m o u s   a g r i c u l t u r e   s y s t e m .   T h e   s e c t i o n   I ,   i n t r o d u c t i o n   r e p r e s e n t s   a n   o v e r v i e w   o f   s y s t e m   a n d   p r o c e s s i n g   a p p r o a c h .   I n   s e c t i o n   I I ,   i t   d e s c r i b e s   v a r i o u s   p r o c e s s e s   i n   f a r m i n g   s y s t e m   l i k e   p l o u g h i n g ,   s e e d   m a p p i n g ,   s e e d i n g   a n d   r e s e e d i n g   [ 1 ] .   T h e   s e c t i o n   I I I   p r o v i d e s   t h e   s y s t e m   m e t h o d o l o g y   [ 4 ] .   T h i s   i n c l u d e s   a   d e s c r i p t i o n   o f   a n   e x p e r i m e n t a l   p l a t f o r m   a n d   a s   w e l l   a s   h a r d w a r e   s t r u c t u r e   o f   c o n t r o l l i n g   s y s t e m   [ 4 ] .   T h e   i n f o r m a t i o n   o f   r o b o t i c   s y s t e m ,   d e s i g n i n g   p a r t   o f   r o b o t i c   v e h i c l e   a n d   p a t h   c o n t r o l   m e c h a n i s m   i s   e x p l a i n e d   i n   s e c t i o n   I V   [ 2 ]   [ 3 ] .   T h e   s y s t e m   a l g o r i t h m   i s   d e s c r i b e d   i n   s e c t i o n   V ,   w h i c h   s h o w s   t h e   a c t u a l   w o r k i n g   t h i s   a u t o n o m o u s   f a r m i n g   r o b o t .   T h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   w i t h   g r a p h i c a l   a n a l y s i s   a r e   c l a r i f i e d   i n   s e c t i o n   V I .   T h e   a p p r o a c h e s   o f   t h i s   s y s t e m   a r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 9 - 4 8 5 6   I J R A   V o l .   1 ,   N o .   2 ,   J u n e   2 0 1 2   :     1 0 7     1 1 2   1 0 8 a s   s e l f   o p e r a t i n g   a n d   c o n t r o l l i n g   a s s e m b l y ,   h i g h   s p e e d   m a c h i n e ,   e n e r g y   s a v i n g   v e h i c l e ,   h i g h l y   a c c u r a t e   a n d   e c o n o m i c a l   r o b o t   i s   t o   b e   d e v e l o p e d .   F i n a l l y   c o n c l u s i o n s   a r e   d r a w n .       2 .   F A R M I N G   P R O C E S S E S   A N D   C U L T I V A T I O N   S Y S T E M   T h e r e   a r e   s o   m a n y   d i f f e r e n t   p r o c e s s e s   i n   t h e   f a r m i n g   s y s t e m   l i k e   p l o u g h i n g ,   s e e d i n g ,   f e r t i l i z i n g ,   w e e d i n g ,   h a r v e s t i n g ,   s p r a y i n g   e t c .   w h i c h   r e q u i r e   l a r g e   a m o u n t   m a n   p o w e r .   S o ,   t o   r e d u c e   t h i s   p r o b l e m   f r o m   r u r a l   a r e a ,   t h e   a d v a n c e d   i m p l e m e n t a t i o n   i n   f a r m i n g   s h o u l d   b e   n e c e s s a r y .   T h e   v a r i o u s   p r o c e s s e s   i n   f a r m i n g   a r e   e x p l a i n e d   a s   b e l o w .   A .   S e e d   b e d   p r e p a r a t i o n :   T h e   p r o c e s s   o f   p r e p a r i n g   a   b e d   f o r   c u l t i v a t i n g   a   s e e d   i n   g r o u n d   i s   c a l l e d   a s   p l o u g h i n g .   I t   i s   p r i m a r y   f a r m i n g   p r o c e s s   i n   w h i c h   e f f e c t i v e l y   m i x i n g   o f   t o p   s o i l   t o   p r e p a r e   a   s e e d   b e d   i s   p r o c e s s e d .   B .   S e e d   m a p p i n g :   T h e   p r o c e s s   o f   r e c o r d i n g   t h e   g e o s p a t i a l   p o s i t i o n   o f   e a c h   s e e d   p a s s i v e l y   a s   i t   g o e s   i n   t o   g r o u n d   i s   c a l l e d   a s   s e e d   m a p p i n g .   C .   S e e d   p l a c e m e n t :   T h e   p r o c e s s   o f   p l a c i n g   s e e d   a t   a   p a r t i c u l a r   s e e d   p o s i t i o n   i s   c a l l e d   a s   s e e d   p l a c e m e n t .   R a t h e r   t h a n   o n l y   r e c o r d   t h e   p o s i t i o n   o f   e a c h   s e e d   i t   w o u l d   b e   b e t t e r   t o   b e   a b l e   t o   c o n t r o l   t h e   s e e d   p o s i t i o n .   D .   R e s e e d i n g :   T h i s   i s   t h e   c o n c e p t   o f   b e i n g   a b l e   t o   i d e n t i f y   w h e r e   t h e   s e e d   w a s   n o t   p l a c e d   a n d   c a n   a u t o m a t i c a l l y   p l a c e   a n o t h e r   s e e d   i n   s a m e   p o s i t i o n .       3 .   M E T H O D O L O G Y   I n   t h i s   p r o j e c t ,   i t   i s   p r e s e n t i n g   t h a t   t h e   f a r m   c u l t i v a t i o n   p r o c e s s   i n   a d v a n c e d   a g r i c u l t u r e   s y s t e m   w h i c h   i s   c o n t r o l l e d   b y   m i c r o c o n t r o l l e r   a s s e m b l y .   T h e   t e c h n i q u e   o f   s e e d   b o r i n g i n   p l o u g h e d   l a n d   i s   b a s e d   o n   r o w   p e r   c o l u m n   w i t h   f i x e d   s t a n d a r d   d i s t a n c e   d e p e n d i n g   u p o n   t y p e   o f   c r o p   o r   t y p e   o f   c u l t i v a t i o n .   T h e   o t h e r   m a i n   p a r t   o f   t h i s   t e c h n i q u e   i s   s e n s o r   p a r t .   T h e   s e n s o r   p e r f o r m   t h e   w e l l   j o b   o f   i d e n t i f y i n g   o b s t a c l e s   a s   w e l l   a s   c o m p l e t i o n   o f   f a r m   a n d   t u r n   r o b o t i c   v e h i c l e   t o   n e x t   r o w   p e r   c o l u m n   a n d   f o l l o w   r e m a i n i n g   p a r t   o f   t h e   f a r m .   T h e   h a r d w a r e   s t r u c t u r e   t o   c o n t r o l   t h e   r o b o t i c   s e e d i n g   v e h i c l e   a s   a d v a n c e d   a g r i c u l t u r e   s y s t e m   i s   a s   s h o w n   i n   f i g u r e   1 .   T h e   s y s t e m   i n c l u d e s   t w o   i n f r a r e d   s e n s o r s ,   t w o   D C   m o t o r ,   t w o   s e r v o   m o t o r   a n d   w h o l e   p a r t s   a r e   c o n t r o l l e d   b y   m i c r o c o n t r o l l e r   a s s e m b l y   a s   d e s i g n e d   i n   h a r d w a r e .   T h e   o p e r a t i o n   o f   D C   m o t o r   i s   b a s e d   o n   s i m p l e   e l e c t r o m a g n e t i s m ,   u s e d   t o   g i v e   e n e r g y   t o   t h e   w h e e l s   o f   v e h i c l e .           F i g u r e   1 .   H a r d w a r e   s t r u c t u r e   o f   R o b o t i c   s y s t e m .       D e p e n d i n g   u p o n   t h e   r e v o l u t i o n   p e r   m i n u t e   o f   D C   m o t o r   a x e l ,   i t   d r i v e s   v e h i c l e   a t   p a r t i c u l a r   d i s t a n c e ,   t h e   c u l t i v a t i o n   m o t o r   i . e .   s e r v o   m o t o r   w i l l   b e   w o r k e d   a n d   c o n t r o l l e d .   W h e n   D C   m o t o r   w o u l d   b e   s t a r t e d ,   v e h i c l e   m o v e s   a l o n g   t h e   p a r t i c u l a r   c o l u m n s   o f   p l o u g h e d   l a n d   f o r   b o r i n g   t h e   s e e d .   T h e   i n f r a r e d   s e n s o r   i s   c o n n e c t e d   t o   t h e   f r o n t   e d g e   o f   r o b o t ;   o t h e r   i s   a t   l e f t   s i d e   f o r   c o n t r o l l i n g   t h e   m o v e m e n t   o f   v e h i c l e .   T h e   p r o c e s s   o f   b o r i n g   s e e d   i n   a   l a n d   i s   c a l l e d   p i p e   c u l t i v a t i o n   t e c h n i q u e   o r   p i p e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A       b o r i n g   p r o c e s s .   T h e   m e c h a n i s m   o f   t h a t   p r o c e s s   c o n s i s t s   o f   t w o   o r   t h r e e   p i p e p a r t i c u l a r   d i s t a n c e   a c c o r d i n g   t o   t h e   s e e d . T h e   s e e d   d r i l l   o r   p i p e   i s   i n s e r t e d   v e r t i c a l l y   i n   t h e g e t   i n t e r r u p t e d   a n d   i t   s e n d s   s i g n a l   t o   m i c r o c o n t r o l l e r   t h r o u g h i s   n o t   i n s e r t e d   i n   l a n d ,   m i c r o c o n t r o l l e r   g e t   u n d e r s t a n d   t h a t   t h e   l a n d p l o u g h e d   o r   p l o u g h e d   a r e a   o f   t h e   l a n d   w i l l   b e   f i n i s h e d .   T h e r e   a r e   t w o   c a s e s   t o C a s e   I :   O b s t a c l e   i s   p r e s e n t :   I f   a n y   o b s t a c l e   i s   p r e s e n t   l i k e   h a r d   r o c k   i n   t h e   w a y a n d   f e t c h e s   s u c h   i n s t r u c t i o n   t o w a r d s   m i c r o c o n t r o l l e r   t o   t u r n ( B ) )   i n   f o r w a r d   d i r e c t i o n   a n d   c o m e   b a c k   a g a i n s t   s a m e   r o w   p e r C a s e   I I :     C o m p l e t i o n   o f   p l o u g h e d   l a n d : I f   t h e r e   i s   n o   a n y   o b s t a c l e   i s   p r e s e n t   i n   t h e   w a y   o f p o s i t i o n ,   i t   t r i e s   t o   m o v e   2 7 0 ˚   b u i n   r e v e r s e   d i r e c t i o n .   N o w   i t   a g a i n   c h e c k   f o r   c a s e   ( I )   a n d   m o v e t w o   c a s e s .   W h e n   v e h i c l e   m o v e s   t o w a r d s   r o w   p e r   c o l u m n ,   d e p e n d i n g s e r v o   m o t o r   t e r n s   s h a f t   w i t h   + / -   i n s t r u c t i o n   o f   s e r v o   m o t o r .   T h e   d i f f e r e n t   d i s t a n c e   i s   r e q u i r e d   f o r   d i f f e r e n t s e r v o   m o t o r   d r i v e r   s e c t i o n .       4 .   M I S S I O N   P L A N N I N G   O P E R A T I O N A   r o b o t   i s   a   m e c h a n i c a s e n s e   t h a t   i t   h a s   a g e n c y   o f   i t s   o p r o g r a m m i n g .   A .       D e s i g n   o f   r o b o t i c   v e h i c l e :   I n   t h i s   p r o j e c t ,   f o r   d e v u s e d .   A s   s h o w n   o n   F i g u r e   2         I t   h a s   f o u r   w h e e l s   w h i c h   a r e   i n d i v i d u a l l y   d r i v e n   a n d t w o   d c   m o t o r ,   p r o v i d e s   d i r e c t   d r i v e   w i t h o u t   g e a r i n g .   A l s o   t h e r e   a r e   t w o t o   t h e   f r o n t   w h e e l   a n d   b o d y ,   s o   t h a t   t h e   f r o n t   w h e e l   m o t o r s   a r e   e n e r g i z e d   b y   d c   s u p p l y   t h r o u g h   m i c r o c o n t r o l l e r   c i r c u i t .   I n f r a r e d   s e n s o r   s e t s v e h i c l e   f o r   s e n s i n g   o b s t a c l e   i n   t h e   w a y m o t i o n   o f   w h e e l s   t h r o u g h   d c   m o t o r .   T h e s h o w n   i n   f i g u r e   2 .   I t   i s   u s e d   t o   b o r i n g   t h e   s e e d , s e c t i o n ,   a   s e r v o   m o t o r   a n d   a n   i n f r a r e d   s e n s o r   i s p l a c e d   i n   g r o u n d   o r   n o t   b y   i n f r a r e d   s e n s o r .   I f   a n y   e r r o r   i s e m p t y ,   l a n d   i s   n o t   p l o u g h e d ,   b a t t e r y   b a c k u p   p r o b l e m   e t c . , b o a r d .     B .   P a t h   c o n t r o l l i n g :   I n   a g r i c u l t u r e   e n v i r o n m e n t   h e a v y   o r   l o a d e d   v e h i c l e v e h i c l e   i s   d e s i g n e d ,   o p e r a t e s   o n   d c   m o t o r ,   i n   t h i s   p r o j e c t .   F o r p r e d e f i n e d   a s   s h o w n   i n   f i g u r e   3 .   P r e v i o u s l y ,   t h e   v e h i c l e   d r i v e s   i n   s t r a i g h t   l i n e   t o p l o u g h e d   l a n d ,   t h e   v e h i c l e   r o t a t e   1 8 0 0 I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   A d v a n c e d   A g r i c u l t u r e   S y s t e m m e c h a n i s m   o f   t h a t   p r o c e s s   c o n s i s t s   o f   t w o   o r   t h r e e   p i p e   s e c t i o n   w h i c h   t o   t h e   s e e d .   T h e   s e e d   d r i l l   o r   p i p e   i s   i n s e r t e d   v e r t i c a l l y   i n   t h e   l a n d   a t   p a r t i c u l a r   d e p t h ,   c o r r e s p o n d i n g   I R   s e n s o r   i n t e r r u p t e d   a n d   i t   s e n d s   s i g n a l   t o   m i c r o c o n t r o l l e r   t h r o u g h   a n a l o g   t o   d i g i t a l   c o n v e r t e r i n s e r t e d   i n   l a n d ,   m i c r o c o n t r o l l e r   g e t   u n d e r s t a n d   t h a t   t h e   l a n d   i s   n o t   r e a d y   t o   c u l t i v a t e   o r   i t   i s   n o t   a r e a   o f   t h e   l a n d   w i l l   b e   f i n i s h e d .   T h e r e   a r e   t w o   c a s e s   t o   s e n s e   t h e   s e n s o r   a s I f   a n y   o b s t a c l e   i s   p r e s e n t   l i k e   h a r d   r o c k   i n   t h e   w a y   o f   v e h i c l e ,   t h e   i n f r a r e d   s e n s o r   g e t s   t r i g g e r e d   a u t o m a t i c a l l y a n d   f e t c h e s   s u c h   i n s t r u c t i o n   t o w a r d s   m i c r o c o n t r o l l e r   t o   t u r n   t h e   v e h i c l e   i n   t o   2 7 0 ˚   ( a s   e x p l a i n e d   i n   s e c t i o n   I V   a n d   c o m e   b a c k   a g a i n s t   s a m e   r o w   p e r   c o l u m n   a n d   p r o c e s s e d   i t   f u r t h e r . C a s e   I I :     C o m p l e t i o n   o f   p l o u g h e d   l a n d :   I f   t h e r e   i s   n o   a n y   o b s t a c l e   i s   p r e s e n t   i n   t h e   w a y   o f   v e h i c l e ,   i t   w i l l   m o v e s   u p   t o   l a s t   e n d   o f   t h e   c o l u m n .   A t   t h a t ˚   b u t   c a n n o t   s u c c e e d   a n d   m i c r o c o n t r o l l e r   u n d e r s t a n d   t o   m o v e   n e x t   c o l u m n s   a n d   r e v e r s e   d i r e c t i o n .   N o w   i t   a g a i n   c h e c k   f o r   c a s e   ( I )   a n d   m o v e   a w a y   f u r t h e r .   A n d   i t   r e p e a t e d l y   f o l l o w s   t h e s e   W h e n   v e h i c l e   m o v e s   t o w a r d s   r o w   p e r   c o l u m n ,   d e p e n d i n g   u p o n   d r i v e r   s e c t i o n   o f   D C   m o t o r   r e v o l u t i o n ,   t h e     9 0 0   r e g u l a r l y   a n d   s e e d   g e t s   b o r i n g   t h r o u g h   p i p e   m e c h a n i s m   w h i c h   o b e y s   t h e   s e r v o   m o t o r .   T h e   d i f f e r e n t   d i s t a n c e   i s   r e q u i r e d   f o r   d i f f e r e n t   s e e d   c u l t i v a t i o n ,   c o n t r o l l e d   b y   M I S S I O N   P L A N N I N G   O P E R A T I O N   c a l   a n d   a r t i f i c i a l   a g e n t .   I t   i s   u s u a l l y   a n   e l e c t r o m e c h a n i o w n .   I t   i s   a   d e v i c e   t h a t   a u t o m a t i c a l l y   c o m p l i c a t e d   t a s k   v e l o p i n g   t h e   s t r u c t u r e   o f   r o b o t i c   a g r i c u l t u r e   m a c h i n e 2 ,   i t   s h o w s   t h e   d e s i g n i n g   o f   v e h i c l e .       F i g u r e   2 .   D e s i g n i n g   o f   v e h i c l e   f o u r   w h e e l s   w h i c h   a r e   i n d i v i d u a l l y   d r i v e n   a n d   s t e e r e d .   T h e s e   w h e e l s   d r i v e   r e s p e c t i v e l y   w i t h   p r o v i d e s   d i r e c t   d r i v e   w i t h o u t   g e a r i n g .   A l s o   t h e r e   a r e   t w o   s l i d i n g   b e a r i n g s ,   r e s p e c t i v e l y   c o n n e c t   b o d y ,   s o   t h a t   t h e   f r o n t   w h e e l   c a n   r o t a t e   b e t w e e n   + 4 5 0   o r   -   4 5 0 s u p p l y   t h r o u g h   m i c r o c o n t r o l l e r   c i r c u i t .   I n f r a r e d   s e n s o r   s e t s v e h i c l e   f o r   s e n s i n g   o b s t a c l e   i n   t h e   w a y   o f   v e h i c l e ,   p r o v i d e s   i n s t r u c t i o n   t o   m i c r o c o n t r o l l e r m o t i o n   o f   w h e e l s   t h r o u g h   d c   m o t o r .   T h e   c u l t i v a t i o n   p i p e   w i t h   f u n n e l   i s   f i t t e d   a t   f r o n t   s i d e   o f s h o w n   i n   f i g u r e   2 .   I t   i s   u s e d   t o   b o r i n g   t h e   s e e d ,   s t o r e d   i n   f u n n e l   a n d   c o n t r o l l e d   b y   s e r v o   m o t o r .   A t r   a n d   a n   i n f r a r e d   s e n s o r   i s   u s e d   t o   b o r i n g   s e e d   i n   g r o u n d   a n d   c h e c k   w h e t h e r   t h e   s e e d   i s p l a c e d   i n   g r o u n d   o r   n o t   b y   i n f r a r e d   s e n s o r .   I f   a n y   e r r o r   i s   d e t e c t e d   i n   t h i s   p r o c e s s   l i k e   s e e d   b o x   ( f u n n e l )   i s   i s   n o t   p l o u g h e d ,   b a t t e r y   b a c k u p   p r o b l e m   e t c . ,   t h e n   i t   s t a r s   b u z z e r   a n d   s h o w s   t h e   f a u l t   o n   d i s p l a y   I n   a g r i c u l t u r e   e n v i r o n m e n t   h e a v y   o r   l o a d e d   v e h i c l e   c a n t   m o v e   e a s i l y   o n   t h e   b u m p y   r o a d ,   s o   s m a l l   d e s i g n e d ,   o p e r a t e s   o n   d c   m o t o r ,   i n   t h i s   p r o j e c t .   F o r   c o n t r o l l i n g   p a t h   o f   v e h i c l e ,   i t   s h o u l d   b e   i n   f i g u r e   3 .   P r e v i o u s l y ,   t h e   v e h i c l e   d r i v e s   i n   s t r a i g h t   l i n e   t o   f i r s t   c o l u m n   a n d   a f t e r   e n d   o f   r o t a t e   1 8 0 0   a n d   s e l e c t   s e c o n d   c o l u m n   a n d   p r o c e e d   f u r t h e r .     m   ( S h r i n i v a s   R .   Z a n w a r )   1 0 9 s e c t i o n   w h i c h   i s   s e p a r a t e d   a t   a   l a n d   a t   p a r t i c u l a r   d e p t h ,   c o r r e s p o n d i n g   I R   s e n s o r   a n a l o g   t o   d i g i t a l   c o n v e r t e r .   I n   c a s e   v e r t i c a l   r o d   i s   n o t   r e a d y   t o   c u l t i v a t e   o r   i t   i s   n o t   s e n s e   t h e   s e n s o r   a s -   o f   v e h i c l e ,   t h e   i n f r a r e d   s e n s o r   g e t s   t r i g g e r e d   a u t o m a t i c a l l y   ˚   ( a s   e x p l a i n e d   i n   s e c t i o n   I V   c o l u m n   a n d   p r o c e s s e d   i t   f u r t h e r .   v e h i c l e ,   i t   w i l l   m o v e s   u p   t o   l a s t   e n d   o f   t h e   c o l u m n .   A t   t h a t   m i c r o c o n t r o l l e r   u n d e r s t a n d   t o   m o v e   n e x t   c o l u m n s   a n d   a w a y   f u r t h e r .   A n d   i t   r e p e a t e d l y   f o l l o w s   t h e s e   r   s e c t i o n   o f   D C   m o t o r   r e v o l u t i o n ,   t h e   t h r o u g h   p i p e   m e c h a n i s m   w h i c h   o b e y s   t h e   s e e d   c u l t i v a t i o n ,   c o n t r o l l e d   b y   i c a l   s y s t e m ,   c o n v e y s   a   k ,   b e c a u s e   o f   s o f t w a r e   e ,   s i m p l e   t e c h n i q u e   i s   s t e e r e d .   T h e s e   w h e e l s   d r i v e   r e s p e c t i v e l y   w i t h   s l i d i n g   b e a r i n g s ,   r e s p e c t i v e l y   c o n n e c t   0   a r o u n d   b e a r i n g .   A l l   d c   s u p p l y   t h r o u g h   m i c r o c o n t r o l l e r   c i r c u i t .   I n f r a r e d   s e n s o r   s e t s   a t   t h e   f r o n t   e d g e   o f   o f   v e h i c l e ,   p r o v i d e s   i n s t r u c t i o n   t o   m i c r o c o n t r o l l e r   f o r   c o n t r o l l i n g   c u l t i v a t i o n   p i p e   w i t h   f u n n e l   i s   f i t t e d   a t   f r o n t   s i d e   o f   a s s e m b l y ,   s t o r e d   i n   f u n n e l   a n d   c o n t r o l l e d   b y   s e r v o   m o t o r .   A t   c u l t i v a t i o n   u s e d   t o   b o r i n g   s e e d   i n   g r o u n d   a n d   c h e c k   w h e t h e r   t h e   s e e d   i s   d e t e c t e d   i n   t h i s   p r o c e s s   l i k e   s e e d   b o x   ( f u n n e l )   i s   b u z z e r   a n d   s h o w s   t h e   f a u l t   o n   d i s p l a y   c a n t   m o v e   e a s i l y   o n   t h e   b u m p y   r o a d ,   s o   s m a l l   p a t h   o f   v e h i c l e ,   i t   s h o u l d   b e   f i r s t   c o l u m n   a n d   a f t e r   e n d   o f     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                I J R A   V o l .   1 ,   N o .   2 ,   J u n e   2 0 1 2   :     1 1 0 W h e n   o b s t a c l e   i s   d e t e c t e d ,   o b s t a c l e   a n d   t u r n s   b y   9 0 0   t o w a r d s   l e f t   s i d e   o r   r i g h t   s i d e ,   d e p e n d s   u p o n   c o n d i t i o n T o   d e t e r m i n e   i n s t a n t a n e o u s   v a l u e s   o f   a l l   m o t o r s ,   t h e   a n a l y s i s   o f   r i g i d   b o t r a n s l a t i o n a l   m o t i o n   t h e   l o n g i t u d i n a l v e h i c l e   b o d y   a n d   b o t h   w h e e l s   s p i n   a t   s a m e         A n d   d u r i n g   r o t a t i o n a l   m o t i o n   l o n g i t u d i n a l   a x i s   o f   e a c h t o   o r i e n t a t i o n   o f   v e h i c l e   b o d y .   c o n t r o l   s y s t e m   a s   b e l o w .           T h e   c o n t r o l   i n p u t s   f o r   t h e   s t e e r i n g   a n d   d r i v i n g   m o t o r s   a r e l a w s   a s         W h e r e ,   G v   ( s )   - c l o s e d   l o o p   g a i n w   ( s )   -   a n g u l a r   v e l o c i t y   V   ( s )   -   i n p u t   v o l t a g e       5 .   A L G O R I T H M   I M P L E M E N T A T I O N T h e   a l g o r i t h m   f o r   o p e r a t i n g 1 .   S t a r t   t h e   m a c h i n e .   2 .         S e l e c t   t h e   d i s t a n c e   b e t w 3 .   D i s p l a y   t h e   d i s t a n c e   o n   4 .   C h e c k   t h e   w h e t h e r   t h e   s 5 .         I f   i t   i s   e m p t y ,   b u z z e r   w 6 .   V e h i c l e   s t a r t s   t o   m o v e   i   :     1 0 7     1 1 2   W h e n   o b s t a c l e   i s   d e t e c t e d ,   t h e   v e h i c l e   t u r n s   b y   9 0 0   t o w a r d s   r i g h t   s i d e   f i r s t   a n d   s e n s e   f o r   a n o t h e r   t o w a r d s   l e f t   s i d e   o r   r i g h t   s i d e ,   d e p e n d s   u p o n   c o n d i t i o n   a s   e x p l a i n e d   i n   s e c t i o n   I I I .   v a l u e s   o f   a l l   m o t o r s ,   t h e   a n a l y s i s   o f   r i g i d   b o d y   v e l o c i t y   i s t r a n s l a t i o n a l   m o t i o n   t h e   l o n g i t u d i n a l   d i r e c t i o n   o f   a l l   f r o n t   t w o   w h e e l s   a r e   o r i e n t e d   i d e n t i c a l l y v e h i c l e   b o d y   a n d   b o t h   w h e e l s   s p i n   a t   s a m e   r a t e   a r o u n d   t h e i r   d r i v e   a x e s .       F i g u r e   3 .   P a t h   c o n t r o l   m e c h a n i s m   d u r i n g   r o t a t i o n a l   m o t i o n   l o n g i t u d i n a l   a x i s   o f   e a c h   w h e e l   i s   o r i e n t e d   a t   +     T h e   d c   m o t o r   s i m u l a t e s   t h e   o p e n   l o o p   a n d   c l o s e d   l o o p   p e r f o r m a n c e   w i t h       F i g u r e   4 .   B l o c k   d i a g r a m   o f   D C   m o t o r   T h e   c o n t r o l   i n p u t s   f o r   t h e   s t e e r i n g   a n d   d r i v i n g   m o t o r s   a r e   c o m p u t e d   u s i n g   f e e d b a c k   c o n t r o l   s y s t e m     l o o p   g a i n     A L G O R I T H M   I M P L E M E N T A T I O N   g   t h e   r o b o t i c   a g r i c u l t u r e   v e h i c l e   a n d   w h o l e   s y s t e m   i s   i m w e e n   t w o   c o l u m n s   a c c o r d i n g   t o   s e e d   t y p e .   n   L C D   d i s p l a y   b o a r d .   s e e d   b o x   i s   e m p t y   o r   f u l l .   w i l l   o n   a n d   D C   m o t o r   w i l l   o f f .   I f   i t   i s   n o t   e m p t y ,   s t a r i n   f o r w a r d   d i r e c t i o n   i n   s t r a i g h t   l i n e .   K                 I S S N :   2 0 8 9 - 4 8 5 6   r i g h t   s i d e   f i r s t   a n d   s e n s e   f o r   a n o t h e r   a s   e x p l a i n e d   i n   s e c t i o n   I I I .   d y   v e l o c i t y   i s   u s e d .   D u r i n g   t h e   d i r e c t i o n   o f   a l l   f r o n t   t w o   w h e e l s   a r e   o r i e n t e d   i d e n t i c a l l y   w i t h   r e s p e c t   t o     4 5 0   o r   - 4 5 0   w i t h   r e s p e c t   l o o p   p e r f o r m a n c e   w i t h     c o m p u t e d   u s i n g   f e e d b a c k   c o n t r o l   s y s t e m   m p l e m e n t e d   a s   a r t   t h e   D C   m o t o r .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       A d v a n c e d   A g r i c u l t u r e   S y s t e m   ( S h r i n i v a s   R .   Z a n w a r )   1 1 1 7 .   W h i l e   p r o c e s s i n g   i t ,   i f   a n y   o b s t a c l e   i s   p r e s e n t   i n   w a y   o f   v e h i c l e ,   s e n s e d   b y   i n f r a r e d   s e n s o r .   M i c r o c o n t r o l l e r   g i v e s   i n s t r u c t i o n   t o   v e h i c l e   a s   r o t a t e d   b y   9 0 0   t o w a r d s   r i g h t   a n d   a f t e r   s o m e   d i s t a n c e   i t   w i l l   b e   r o t a t e d   b y   9 0 0     t o w a r d s   l e f t   a n d   g o e s   s t r a i g h t   w a y .   8 .   A f t e r   c o m p l e t i o n   o f   p l o u g h e d   l i n e ,   t h e   v e h i c l e   m o v e s   b a c k   b y   r o t a t i n g   1 8 0 0   t o w a r d s   r i g h t   s i d e .   A g a i n   i t   w i l l   g o   t o   s t e p   n o .   8   u p   t o   e n d   o f   p l o u g h e d   l a n d .       6 .   E X P E R I M E N T A L   R E S U L T S   A   s e r i e s   o f   a u t o m a t e d   r o b o t   g u i d a n c e   t e s t s   i n   j r o w e d   g r o u n d   n u t s ,   j a w a r ,   w h e a t   e t c   w e r e   c o n d u c t e d   t o   v a l i d a t e   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   d e v e l o p e d   s t e e r i n g - b a s e d   a u t o m a t e d   s y s t e m .   T e n   r o w s   o f   a b o v e   c r o p   w e r e   p l a n t e d   u s i n g   a   o n e - r o w   p l a n t e r   i n   s i m i l a r   p a t t e r n .   W e   t e s t e d   f o l l o w i n g   r e s u l t s   a s     1 .   S p e e d   o f   v e h i c l e   d e p e n d i n g   u p o n   m o i s t u r e :   T h e   s p e e d   o f   v e h i c l e   i s   o n l y   d e p e n d s   u p o n   m o i s t u r e   l e v e l   o f   s o i l .   W e   h a v e   t a k e n   d i f f e r e n t   r e s u l t s   t o   t h e   s p e e d   o f   v e h i c l e   a s   s h o w n   i n   f i g u r e   4 .   T h e   r e d   c o l u m n   s h o w s   t h e   s t a n d a r d   l e v e l   o f   m o i s t u r e   f o r   t h o s e   s e e d s .   T h e   r e d   c o l u m n   d e f i n e s   t h e   g o o d   p e r f o r m a n c e   w i t h   c h a r a c t e r i s t i c s   a s   e x p l a i n e d   b e l l o w .         F i g u r e   4 .   G r a p h   s h o w s   s p e e d   d e p e n d s   o n   m o i s t u r e       2 .   S p e e d   t o r q u e   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   D C   m o t o r :   T h e   D . C .   m o t o r   i s   o p e r a t e d   o n   1 2 V   w i t h   6 0   r p m .   T h e   g r a p h   s h o w s   t o r q u e   s p e e d   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   D . C .   m o t o r   t o   f u l l   l o a d .   I t   i s   o b t a i n e d   b y   i n c r e a s i n g   a r m a t u r e   v o l t a g e   f r o m   1 V   t o   1 2 V   l i n e a r l y .   I t   i s   p l o t t e d   i n   F i g u r e   5 .         F i g u r e   5 .   G r a p h   o f   s p e e d   t o r q u e   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   d c   m o t o r s       3 .   D . C .   m o t o r   s p e e d   a n a l y s i s   w i t h   a n d   w i t h o u t   f e e d b a c k   :   T h e   g r a p h   s h o w s   t w o   t e c h n i q u e s   f o r   r e d u c i n g   s e n s i t i v i t y   o f   a n g u l a r   v e l o c i t y   ( ω )   t o   l o a d   v a r i a t i o n   i . e .   c h a n g e   i n   t o r q u e   o p p o s e d   b y   t h e   m o t o r   l o a d .   T h e   p l o t   c o m p a r e s   t h e   c l o s e d   l o o p   b o d e   d i a g r a m   w i t h   i t s   s i m u l a t i o n   w h e n   b a c k   e . m . f .   c o n s t a n t   ( E b = 0 . 0 8 5 ) .   T h e   s i m u l a t i o n   o f   f e e d   f o r w a r d   a n d   f e e d b a c k   i s   r e p r e s e n t e d   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 9 - 4 8 5 6   I J R A   V o l .   1 ,   N o .   2 ,   J u n e   2 0 1 2   :     1 0 7     1 1 2   1 1 2   F i g u r e   6 .   c o m p a r i s o n   b e t w e e n   f e e d f o r w a r d ,   f e e d b a c k   a t   E b   = 0 . 0 8 5 .       7 .   F U T U R E   I M P L E M E N T A T I O N   T h e   s y s t e m   c a n   b e   a d v a n c e d   f o r   c h e c k i n g   t h e   m o i s t u r e   o f   f a r m i n g   l a n d   b y   m o i s t u r e   s e n s o r   a n d   a d j u s t   t h e   p a r t i c u l a r   a m o u n t   o f   w a t e r   i n   s o i l   ( i . e .   m o i s t u r e   o f   s o i l )   a c c o r d i n g   t o   s e e d   a n d   i t s   r e q u i r e m e n t .   I t   c a n   a u t o m a t i c a l l y   i n c r e a s e   t h e   m o i s t u r e   o f   s o i l   i n   l a n d ,   w h e n   p r o v i d i n g   w a t e r   s u p p l y   t o   t h i s   s y s t e m .   I t   c a n   b e   a l s o   u s e d   f e r t i l i z e r   s a w i n g   i n s t e a d   o f   s e e d .   T h e   s y s t e m   c a n   f u r t h e r   b e   m o d i f i e d   t o   m e a s u r i n g   v a r i o u s   p a r a m e t e r   i n   f a r m i n g   l i k e   c r o p   g r o w t h ,   w e e d   p r e v a l e n c e ,   i t s   t y p e   e t c .   A l s o ,   o n e   o r   m a n y   s y s t e m   c a n   b e   m o n i t o r e d   t h r o u g h   G S M   s y s t e m .       8 .   C O N C L U S I O N   T h e   p a p e r   h a s   p r e s e n t e d   t h a t   t h e   r e q u i r e m e n t s   a n d   p r o g r e s s   m a d e   t o w a r d s   a c h i e v i n g   a   f u t u r e   p r e c i s i o n   a u t o n o m o u s   f a r m i n g   s y s t e m .   T h e   a s s e m b l y   i s   d e v e l o p e d   f o r   c u l t i v a t i n g   p l o u g h e d   l a n d   a u t o m a t i c a l l y   i . e .   n o   m a n   p o w e r   r e q u i r e d .   T h e   p r o j e c t   h a s   c o n s i s t s   o f   t w o   d i f f e r e n t   m e c h a n i s m .   T h e   f i r s t   m e c h a n i s m   c o n t a i n s   m a k i n g   a n   a s s e m b l y   o f   v e h i c l e   a n d   i t s   m o t i o n ,   w h e r e   a s   s e c o n d   m e c h a n i s m   i s   p r e p a r i n g   a   s e e d   b e d   o n   p l o u g h e d   l a n d .   T h e   m i c r o c o n t r o l l e r   i s   u s e d   t o   c o n t r o l   a n d   m o n i t o r i n g   t h e   p r o c e s s   o f   s y s t e m   m o t i o n   o f   v e h i c l e .   I t   i s   c o n t r o l l e d   w i t h   h e l p   o f   D C   m o t o r   a n d   s e r v o   m o t o r .   T h i s   s y s t e m   a l s o   d e t e c t   o b s t a c l e   p r e s e n t   i n   p a t h   o f   t h e   v e h i c l e   b y   i n f r a r e d   s e n s o r .   I t   i s   a l s o   u s e d   f o r   s e n s i n g   t u r n i n g   p o s i t i o n   o f   v e h i c l e   a t   t h e   e n d   o f   l a n d .   B e c a u s e   o f   n o   m a n   p o w e r   r e q u i r e m e n t   a n d   h i g h   s p e e d   o f   o p e r a t i o n ,   i t   h a s   s c o p e   f o r   f u r t h e r   e x p a n s i o n .       R E F E R E N C E S   [ 1 ]   S i m o n   Bl a c k m o r e ,   Bi l l   S t o u t ,   M a o h u a   W a n g ,   Bo r i s   R u n o v   ( 2 0 0 5 ) ,   Ro b o t i c   a g r i c u l t u r e     T h e   f u t u r e   o f   a g r i c u l t u r e   m e c h a n i s m ,   A g r o   T e c h n o l o g y ,   t h e   r o y a l   v e t e r i n a r y   a n d   a g r i c u l t u r e   u n i v e r s i t y .   [ 2 ]     H .   P o t a ,   R.   E a t o n ,   J .   K a t u p i t i y a ,   S . D .   P a t h i r a n a   ( 2 0 0 7 ) ,   A g r i c u l t u r a l   r o b o t i c s :   A   s t r e a m l i n e d   a p p r o a c h   t o   r e a l i z a t i o n   o f   a u t o n o m o u s   f a r m i n g ,   S e c o n d   i n t e r n a t i o n a l   c o n f e r e n c e   o n   i n d u s t r i a l   a n d   i n f o r m a t i o n   s y s t e m ,   I E E E .   [ 3 ]     R.   E a t o n ,   R.   E a t o n ,   J .   K a t u p i t i y a ,   S . D .   P a t h i r a n a   ( 2 0 0 8 ) ,   A u t o n o m o u s   f a r m i n g :   M o d e l i n g   a n d   c o n t r o l   o f   a g r i c u l t u r a l   m a c h i n e r y   i n   a   u n i f i e d   f r a m e w o r k , 1 5 t h   i n t e r n a t i o n a l   c o n f e r e n c e   o n   m e c h a t r o n i c s   a n d   m a c h i n e   v i s i o n   i n   p r a c t i c e ,   N e w   Z e a l a n d .   [ 4 ]     Ch e n g l i a n g   L i u ,   M i n g j u n   W a n g ,   a n d   J u n   Z h o u   ( 2 0 0 8 ) ,   c o o r d i n a t i n g   c o n t r o l   f o r   a n   a g r i c u l t u r a l   v e h i c l e   w i t h   i n d i v i d u a l   w h e e l   s p e e d s   a n d   s t e e r i n g   a n g l e s ,   I E E E   c o n t r o l   s y s t e m s   m a g a z i n e .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.