Fields2Cover

Biblioteca de planejamento de rotas de cobertura para veículos agrícolas autônomos

Licença

BSD-3-Clause

Visão geral

Fields2Cover é uma biblioteca C++ para gerar rotas de cobertura robustas e eficientes para veículos agrícolas autônomos. Implementa um pipeline modular de geração de cabeceiras, criação de faixas de passada, planejamento de rota e planejamento de trajetória, projetado especificamente para agricultura de precisão. A biblioteca lida com geometrias reais de talhões, incluindo limites irregulares, obstáculos e padrões de manobra na cabeceira. Suporta vários algoritmos de cobertura e pode ser usada em qualquer veículo que realize cobertura sistemática de áreas — de tratores e pulverizadores a robôs cortadores de grama e drones de levantamento.

Fields2Cover é uma biblioteca de código aberto que gera rotas de cobertura robustas e eficientes para veículos agrícolas autônomos. Publicada na IEEE Robotics and Automation Letters, ela aborda o problema de planejamento de rotas de cobertura (CPP) com uma arquitetura modular que divide a tarefa em quatro etapas combináveis: geração de cabeceiras, criação de faixas de passada, planejamento de rota e planejamento de trajetória.

O design modular da biblioteca permite que cada etapa seja configurada de forma independente com algoritmos diferentes. A versão 2.0 introduziu recursos importantes, incluindo suporte a talhões não convexos e desvio de obstáculos por meio de decomposição trapezoidal e boustrofédica, além da integração com o Google OR-Tools para planejamento de rota otimizado globalmente.

Embora desenvolvida principalmente para a agricultura, seus algoritmos subjacentes se aplicam a qualquer domínio que exija cobertura completa de área — de robôs de limpeza a drones de levantamento. O Fields2Cover oferece interfaces em C++ e Python, o que o torna acessível tanto para sistemas embarcados em tempo real quanto para fluxos de prototipagem rápida.

Por que importa

O Fields2Cover preenche uma lacuna crítica na robótica agrícola ao oferecer a primeira biblioteca abrangente e de código aberto para planejamento de rotas de cobertura com algoritmos revisados por pares. Ela permite que veículos autônomos cubram talhões inteiros de forma eficiente, lidando com restrições do mundo real como cabeceiras, obstáculos e formatos de talhão não convexos.

Problema que resolve

Planejar rotas de cobertura eficientes para robôs agrícolas é complexo — os talhões têm formatos irregulares, obstáculos e restrições operacionais que planejadores de trajetória genéricos não conseguem tratar. O Fields2Cover oferece um pipeline modular projetado especificamente para a cobertura agrícola, da geração de cabeceiras, passando pela criação de faixas de passada e pela otimização de rota, até o planejamento final da trajetória.

Pontos principais

• Pipeline modular: geração de cabeceiras, criação de faixas de passada, planejamento de rota e planejamento de trajetória
• A versão 2.0 adiciona suporte a talhões não convexos e talhões com obstáculos
• Inclui decomposição trapezoidal e boustrofédica para formatos de talhão complexos
• Otimização de rota com o Google OR-Tools para uma ordenação ótima das faixas
• Interfaces em C++ e Python disponíveis para flexibilidade de integração

Para quem é

• Pesquisadores e empresas de robótica agrícola que desenvolvem equipamentos agrícolas autônomos
• Engenheiros de veículos autônomos que trabalham com problemas de planejamento de rotas de cobertura
• Desenvolvedores de agricultura de precisão que criam ferramentas de planejamento de operações de campo
• Pesquisadores de robótica que estudam planejamento de rotas de cobertura em qualquer domínio

Limitações

• Focada em planejamento offline — não foi projetada para replanejamento reativo ou online
• Otimizada principalmente para casos de uso agrícolas com premissa de terreno plano
• Exige compreensão dos conceitos de CPP (cabeceiras, faixas de passada, manobras) para uso eficaz
• Terreno 3D e declividade ainda não são considerados