Väitös: Kuvaan perustuvia mittauksia voidaan hyödyntää raskaan kaluston puomeissa

29.11.2023 11.34

Vaitoskirja_puomi.png

Konenäön ja tekoälyn kehitys sekä yleistyminen mahdollistavat liikkuvien työkoneiden lisääntyvän automatisoinnin. DI Petri Mäkinen tutki väitöskirjassaan, miten kuvaan perustuvia mittauksia voidaan hyödyntää liikkuvien työkoneiden robottimaisten puomien ohjauksessa. Puomeja käytetään esimerkiksi kaivosteollisuudessa kallioporaamiseen.

Liikkuvat työkoneet ovat tärkeä osa yhteiskuntaa ja suomalaista teollisuutta, ja niitä käytetään erilaisiin työtehtäviin esimerkiksi kaivos-, rakennus-, metsä- ja maataloudessa. Moniin näistä koneista on kiinnitetty yksi tai useampi raskas, pitkän ulottuvuuden robottimainen manipulaattori, jota käytetään erilaisiin työtehtäviin, kuten poraamiseen, nostamiseen ja tarttumiseen.

Perinteisesti työkoneen kuljettaja ohjaa puomia käyttäen omaa näköaistiaan havainnoidakseen ympäristöä ja tekee ohjauspäätökset aivoissa. Vastaavasti älykkäät työkoneet, jotka kykenevät automatisoituihin työtehtäviin ja jopa autonomiaan, tarvitsevat sensoreita ympäristön havainnoimiseen ja tietokoneistettuja algoritmeja päätöksentekoon. Nämä seikat pätevät myös puominohjaukseen, joka raskaan kaluston puomeissa on tällä hetkellä tyypillisesti toteutettu instrumentoimalla jokainen nivel erillisellä anturilla.

Väitöstyössään Petri Mäkinen tutki vaihtoehtoisia mittausmenetelmiä, kuten kamerapohjaista puomin kärjen asennon suoraa mittaamista, jolla esimerkiksi kärjen paikoitustarkkuutta saataisiin parannettua.

– Kokoonpanoautomaatiossa käytettävät teollisuusrobotit ovat jo pitkään hyötyneet kameramittauksista. Vastaavat mittaukset ja metodit työkoneautomaatioon liittyvässä raskaassa robotiikassa ovat haastavia toteuttaa, koska sensorit täytyy saada tarkasti kalibroitua suhteessa robotin ohjausjärjestelmään. Myös työympäristö luo haasteita, koska liikkuvat työkoneet työskentelevät hyvin vaihtelevissa ja vaativissa olosuhteissa, sanoo Mäkinen.

Väitöstutkimuksessaan Mäkinen kehitti raskaan sarjan robottimaisille manipulaattoreille konseptuaalisen sensorijärjestelmän, joka koostuu kahdesta kamerajärjestelmästä. Työkoneiden haastaviin olosuhteisiin hän pyrki vastaamaan sensorifuusiolla sekä algoritmien robustiudella. Lisäksi hän osoitti, että työssä esitetyin keinoin pystyttiin raskaalla puomilla ajamaan alle sentin tarkkuudella haluttuun kohtaan, mikä on yleensä näissä sovelluksissa hyvin haastavaa saavuttaa.

Väitöstutkimus on toteutettu osana Teollisuuden Innovaatioiden Tohtorikoulua (DSII), jossa rahoitukseen on osallistunut Tampereen yliopiston lisäksi Sandvik Mining and Construction Oy.

Väitöstilaisuus perjantaina 8. joulukuuta

Diplomi-insinööri Petri Mäkisen automaatiotekniikan alaan kuuluva väitöskirja Toward Vision-based Control of Heavy-Duty and Long-Reach Robotic Manipulators tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 8.12.2023 kello 12:00 alkaen Hervannan kampuksella Festian salissa Pieni Sali 1 (Korkeakoulunkatu 8, Tampere). Vastaväittäjänä toimii professori Alessandro Saccon Eindhoven University of Technologysta Alankomaista. Kustoksena toimii professori Jouni Mattila Tampereen yliopiston automaatio- ja konetekniikan yksiköstä.

01.03.2024 19.00KATSO TÄSTÄ 1.3. LÄHETYS! Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
28.02.2024 12.22Matekon Seinäjoen toimipisteessä tapahtuu - uutta voimaa myyntiin ja Konepäivät tulossa!
28.02.2024 8.00Maarakennusalan kustannukset nousivat vuoden 2024 tammikuussa 1,0 % vuodentakaisesta
27.02.2024 17.00KATSO VIDEO! Dinolift 50 vuotta - Pitkäaikainen yhteistyö Rotatorin kanssa
24.02.2024 11.00Metso toimittaa keskeistä murskaus- ja jauhatustekniikkaa australialaiseen kultakaivokseen
23.02.2024 18.00KATSO TÄSTÄ 23.2. LÄHETYS! Ammattilehden Hyviä uutisia! tarjoaa kuljetus-, maarakennus- ja metsäalan tuoreet kuulumiset
23.02.2024 14.00engcon lanseeraa tärylevyn uuteen kokoluokkaan
22.02.2024 11.00Kaivosteollisuus ry:n EDI-työkalu on nyt julkaistu
20.02.2024 15.00Karjalan ja Savon ratojen parantaminen aloitettava pikaisesti
20.02.2024 12.00Nimitykset: Tuomas Hietanen ja Petteri Karttunen vahvistaa Suomen Rakennuskoneen myyntitiimiä

Siirry arkistoon »