Liikkuvien työkoneiden navigointi ja paikannus

Translated title of the contribution: Navigation and positioning of mobile robots

Hannu Mäkelä, Juhani Annanpalo, Auvo Penttinen, Kari Koskinen

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Autonomisesti liikkuvien ja toimivien työkoneiden uskotaan tulevaisuudessa korvaavan nykyisin käytössä olevia miehitettyjä koneita useilla sovellusalueilla. Suomen teollisuuden kannalta kiinnostavia kohteita ovat mm. kaivos-, pelto- ja metsäympäristöt. Työkoneen autonominen toiminta edellyttää koneen tarkkaa paikantamista työympäristössä. Tutkimuksessa perehdyttiin erilaisiin antureihin ja järjestelmiin, joita voidaan käyttää miehitettyjen tai autonomisten työkoneiden paikan määritykseen. Kirjallisuusselvitysten lisäksi rakennettiin mikrotietokonepohjainen tiedonkeruujärjestelmä, jota käyttäen testattiin ja kehitettiin navigoinnissa ja paikannuksessa tarvittavia antureita ja järjestelmiä. Kokeita tehtiin sekä laboratoriossa että todellisuutta vastaavissa ulko-olosuhteissa eri vuodenaikoina. ULkoilmakokeissa käytettiin maataloustraktoria testiajoneuvona. Projektissa tutkittiin merkintälaskua eli kompassin ja matkan mittauksen yhteiskäyttöä työkoneen paikan määritykseen. Matkan mittaukseen käytettiin sekä mikroaaltotekniikalla toimivaa maunopeustutkaa että erillistä mittapyörää. Molemmat mittaukset toimivat varsin tarkasti. Työkoneen heilahtelujen todettiin häiritsevän kompassin toimintaa, mikä heikensi merkintälaskuilla saavutettavaa paikannustarkkuutta. Lisäksi testattiin ultraääniantureiden soveltuvuutta esteiden havaitsemiseen ja seinäpinnan seuraamiseen. Kokeiltavana olleet anturit havaitsivat riittävän suuret lähellä olevat esteet luotettavasti. Tarkempaa tietoa esteen laadusta ei niillä saada. Infrapunakytkimiä kokeiltiin heijastavien maamerkkien paikannuksessa. Kytkimet toimivat lyhyillä etäisyyksillä luotettavasti. Infrapunaetäisyysanturia kokeiltiin etäisyyden mittaukseen lähellä oleviin pintoihin. Pinnan laadun todettiin vaikuttavan voimakkaasti mittaustulokseen. Kulku-uran merkitsemiseen voidaan käyttää ympäristöstä helposti erottavia maamerkkejä, joita havaitaan kameran apuna tietokonenäköä käyttäen. Tehdyissä suppeissa kokeissa maamerkit kyettiin havaitsemaan varsin luotettavasti. Koneen kallistumia ja horisontaalisia kiihtyvyyksiä mitattiin kallistuskulma-ja kiihtyvyysantureilla. Sopivasti vaimennettua kallistuskulma-anturia voidaan käyttää vaarallisten kallistumien havaitsemiseen. Kiihtyvyysanturin käyttö edellyttää koneen tärinöiden vuoksi sopivaa anturin sisäistä vaimennusta tai mittaussignaalin suodatusta. Mikroaaltotekniikan käyttäjä työkoneen tarkkaan paikannukseen selvitettiin yhteistyössä ruotsalaisen tutkimuslaitoksen kanssa Lasertekniikan käyttöä paikannukseen selvitettiin perehtymällä paikannusjärjestelmää kehittävän ruotsalaisen yrityksen tuotteeseen sekä testaamalla servoidun takymetrin soveltuvuutta liikkuvan työkoneen paikantamiseen.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages98
ISBN (Print)951-38-3841-2
Publication statusPublished - 1991
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita
Number1210
ISSN0358-5085

Keywords

  • autonomous mobile robots
  • vehicles
  • navigation
  • sensors
  • positioning

Cite this

Mäkelä, H., Annanpalo, J., Penttinen, A., & Koskinen, K. (1991). Liikkuvien työkoneiden navigointi ja paikannus. VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita, No. 1210