09.06.11

1. Autonominen kuormalavan poiminta- ja siirtotehtävä Mika Hyvönen, Reza Ghabcheloo, Kalevi Huhtala Jari Saarinen 09.06.11 1

2. GIM koneen ohjausjärjestelmä-arkkitehtuuri 2 GUI and High level control of worksite -Mission planning , path planning, multi-machine operations W L A N Communication -router, bridge, firewall L A N GIMnet middleware (Linux) -GIMnet services -collision avoidance , path planning alg. etc. Middle level hard real time control (xPCTarget) -model based motion control, navigation, work hydraulics control alg. C A N Control devices Low level control (6 EPEC modules) -diesel, pump, valves control, sensors etc.

3. Tavoitteena oli että... Luodaan kartta työmaasta “drive -by-ajona” Tuloksena RGBD kartta, jolla voidaan suunnitella, ja jota voidaan käyttää käyttöliittymässä Operaattori osoittaa paikan päällä lavan paikan ja antaa tehtävän puheohjatusti Kone suunnittelee polut, suorittaa lavan kyytiin oton ja vie lavan haluttuun paikkaan

4. Tavoitteena oli että... Luodaan kartta työmaasta “drive -by-ajona” Tuloksena RGBD kartta, jolla voidaan suunnitella, ja jota voidaan käyttää käyttöliittymässä Operaattori osoittaa paikan päällä lavan paikan ja antaa tehtävän puheohjatusti Kone suunnittelee polut, suorittaa lavan kyytiin oton ja vie lavan haluttuun paikkaan .... aina ei voi onnistua... ainakaan vielä :)

5. 5 09.06.11

6. Tehtävän kuvaus 1/4 6 • Operaattori osoittaa ohjausjärjestelmälle kuormalavan karkean aseman ja orientaation (data voisi tulla myös esim. tietokannasta) kartalla graafisen käyttöliittymän kautta. • Ohjausjärjestelmä suunnittelee reitin käyttäen hyväksi PRM algoritmia (propabilistic road map planner) nykyisestä pisteestään kuormalavan eteen haluttuun orientaatioon. 09.06.11

7. 7 Tehtävän kuvaus 2/4 • Tämän jälkeen aloitetaan hidas lähestyminen kuomalavan oletettua sijaintia kohden. • Kun visual servoing –järjestelmä havaitsee lavan reunoissa olevat olevat markkerit, ohjausjärjestelmä siirtyy käyttämään visual servoing –dataa GPS datan sijasta. • Järjestelmä hyödyntää VTT:n ALVAR kirjastoa ja kameraa, joka palauttaa lavan aseman ja orientaation kameraan nähden. • Kuvassa HIL simulaatio aiheesta web kameran ja power wall:n avulla toteutettuna, todellisessa koneessa kamera ulkokäyttöön soveltuva mustavalko-kamera. 09.06.11

8. 8 Tehtävän kuvaus 3/4 • Samalla aktivoituu myös työhydrauliikan toimilaitteiden säätöjärjestelmä, joka pyrkii pitämään kuormainpiikit kuormalavan suhteen halutussa asemassa. • Kone ajaa kuormainpiikit lavan alle käyttäen apuna odometria- ja visual servoing dataa ja pysähtyy saavutettuaan aseman, jossa piikkien pystyreunat ovat noin 0.1m päässä lavasta. 09.06.11

9. 9 Tehtävän kuvaus 4/4 • Tämän jälkeen kone nostaa lavan ylös kuljetusasentoon ja suunnittelee reitin operaattorin määrittelemään paikkaan (ja orientaatioon). • Saavutettuaan paikan johon kuorma lasketaan, ohjausjärjestelmä laskee kuorman alas. • Tässä tapauksessa oletetaan, että paikka on esteetön ja tasainen sekä koneen orientaatioon nähden samansuuntainen. • Jatkossa tutkitaan myös kuorman laskemista eri korkeuksille, esim. peräkärryn tms. kuljettimen lavalle. • Tehtävien suoritus jatkuu operaattorin määrittelemällä tavalla 09.06.11

10. 10 Haasteet • Koneen rakenne ja toimintaympäristö • Kyseessä ulkona epätasaisessa maastossa, eri lämpötiloissa ja valaistusolosuhteissa liikkuva sähköhydraulisesti ohjattu työkone. • Tehtävän suoritus vaatii monen eri osa-alueen yhtäaikaisen saumattoman toiminnan. • Ajonopeuden, työhydrauliikan toimilaitteiden ja ajoreitin yhtäaikainen (reaaliaikainen) säätö. • Kinemaattiset rajoitteet liikkumiselle hallittava. • Datan luotettavuus ja häiriöisyys • Millä tavalla päätellään mikä data missäkin tilanteessa on luotettavaa, mikä on sen tarkkuus ja millä tavalla sitä pitää suodattaa. 09.06.11

11. 11 Tilanne ja tuloksia 8.6.2011 • Järjestelmän toiminta testattu GIMsim HIL–simulaattoriympäristössä • Järjestelmän implementointi oikeaan työkoneeseen menossa parhaillaan. Tavoite saada toimimaan kesäkuun puoleen väliin mennessä. 09.06.11