Peltorobottikisat Englannissa - Field Robot Event 2017

Aalto-yliopiston opiskelijoiden rakentama metallinpaljastinvaunu, jonka mekaniikka on valmistettu 3D-tulostimella ja elektroniikka suunniteltu itse. Laite keskustelee robotin kanssa ISOBUS-väylää käyttäen. 

Aalto-yliopiston joukkue: takarivissä Jaakko Mattila, Sampsa Ranta, Vili Väyrynen, Riikka Soitinaho, eturivissä Duc Pham, Janna Huuskonen ja Eljas Hyyrynen. Ohjaajina toimivat Timo Oksanen ja Aleksi Turunen. 

1. Myös saksalainen Osnabrückin joukkue demonstroi Freestyle-tehtävässä metallinpaljastinta tunnistamaan maissien joukkoon eksyneitä metallitankoja. Koska idea oli vastaavanlainen kuin Aalto-yliopiston UniCorn-joukkueen, tuomarit päättivät jakaa kolmannen sijan. 

2. Braunschweigin opiskelijat olivat 3D-tulostimella rakentaneet Freestyle-tehtävää varten maissikoisan kasvun estäviä loispistiäisiä sisältävien kapselien levityskoneen. Laite yrittää ratkaista maissikoisaongelmaa eri tavalla kuin Agritechnicassa kultamitalilla palkittu maissinkorjuupöytään integroitu sänkisilppuri. 

2.2 Saksalaisten demonstraatiossa käytettiin pahvikuulia. 

3. Hollantilaisen Wageningenin yliopiston opiskelijat demonstroivat Freestylessä maissien kuvantamista rivin läpi punaista taustaa vasten, robotti ajaa rivin päällä poikittain. Kuvasta voidaan selvästi erottaa lehdet ja laskea esimerkiksi taimien ja lehtien määrä. Laite auttaisi esimerkiksi kasvinjalostajia keräämään tietoa koeruuduista. 

4. Freestyle-tehtävän ja kokonaiskilpailunkin voittanut Karlsruhen opiskelijoiden joukkue oli asentanut robottiin väärävärikameran mittaamaan kasvien kuntoa molemmilta puolilta riviä. Edellisenä iltana lämpökäsitellyt taimet erottuivat screenille muodostuneeseen ajonaikaiseen värikarttaan. 

Harper Adams -yliopisto järjestää peltohallissa peltokoneiden opetusta ympäri vuoden ja hallia voidaan käyttää maanmuokkauskoneiden tutkimiseen vakio-olosuhteissa. Tällä kertaa opiskelijarobottien formulakisat käytiin poikkeuksellisesti katon alla peltohallissa, johon oli istutettu maissintaimia ruukkuineen.

Peltorobottikilpailussa oli neljä kilpailutehtävää, joissa robottien toimivuutta mitattiin. Ensimmäisessä tehtävässä testattiin robottien perusnavigointikykyä maissirivien välissä perinteiseen tapaan, mutta toisessa tehtävässä rata oli huomattavasti haastavampi. Tällä kertaa robottien automaattisuus oli ajonopeutta huomattavasti tärkeämpää ja huonosti käyttäytyneet robotit eivät pärjänneet.

Kolmannessa tehtävässä robottien tehtävänä oli tunnistaa pellolla ajaessaan rikkakasveja ja tehdä niistä kartta. Vaihtoehtoisesti tehtävässä olisi saanut käyttää myös autonomista dronea kartan tekemiseen alle 4 m korkeudelta. Koska GPS:n käyttö oli kielletty, ja laitteen piti toimia ilman kauko-ohjausta, mikään joukkue ei kuitenkaan ollut valinnut tätä teknologiaa.

Neljäs tehtävä oli jatkoa kolmannelle tehtävälle – edellisessä tehtävässä syntyneen kartan perusteella robottien piti käydä täsmäruiskuttamassa rikkakasvit. Lisäksi kilpailussa oli perinteiseen tapaan Freestyle-tehtävä, jossa joukkueet saivat esitellä mitä muuta taitoja robotti osaa. Tuomaristo arvosteli suoritukset perustuen agronomiseen merkitykseen, teknologiseen vaikeustasoon ja suorituspisteisiin.

Aalto-yliopiston opiskelijoista koostunut suomalaisjoukkue aloitti valmistautumisen kilpailuun tammikuussa 2017 osana koneenrakennuksen ja automaation opintokursseja. Tällä kertaa opiskelijajoukkue sai edellisvuotisen valmiin robotin käyttöönsä ja tehtävänä oli parantaa tiettyjä koneen osia sekä kehittää robotin autonomisen toiminnan ohjelmisto.

Autonomiseen liikkumiseen tarvitaan antureita, jotka mittaavat ympäristöä. Mittaustiedon perusteella opiskelijoiden ohjelmoimat algoritmit kartoittavat robotin ympäristöä. Robotissa sijaintia mittaavat edessä olevan laserskannerin ja maston päässä olevan kääntyvän kameran lisäksi jokaisessa nurkassa olevat ultraäänianturit. Robotin sisällä on liikettä ja kulmanopeutta aistiva anturipaketti. Nelipyöräohjaukseen ja nelivetoon perustuva sähköinen voimansiirto tottelee navigointialgoritmia, jonka perusteella robotti kulkee ympäristöstään tekemien johtopäätösten mukaan.

UniCorniksi nimetyn robotin ohjelmistot olivat lentokoneeseen astuttaessa vielä kehitysvaiheessa, joten odotukset kilpailumenestyksestä eivät olleet korkealla. Kuitenkin kilpailupaikalla joukkue sai viritettyä navigointialgoritmit sellaiseen kuntoon, että ensimmäisestä ja toisesta tehtävästä robotti suoriutui täydellisesti eli robotti ajoi radan täysin ilman apua molemmissa tehtävissä. Ensimmäisestä tehtävästä tuli kolmas sija ja toisesta tehtävästä voitto.

Joukkue oli valmistautunut pitkään kolmanteen ja neljänteen tehtävään, mutta robotin ohjelmisto ei kovasta yrityksestä huolimatta ollut kilpailutehtävän alkaessa siinä kunnossa, että joukkue olisi halunnut osallistua kilpailutehtäviin. Ensimmäisten tehtävien erinomaisesta suorituksesta huolimatta kokonaissijoitus kilpailussa jäi siten vaatimattomaksi.

Freestyle-tehtävässä joukkueiden tehtävänä oli esitellä ideoitaan siitä, mitä muuta robotit voivat tehdä. Suomen UniCorn-joukkue oli rakentanut robotin perään metallinpaljastimen, jolla voidaan etsiä maaperässä olevia esineitä. Metallinpaljastimen elektroniikka oli joukkueen suunnittelema ja valmistama. Laitteen runko oli valmistettu 3D-tulostimella muovista ja metallintunnistamiseen tarvittava käämi oli kiedottu sen ympärille.

Kilpailussa joukkue hautasi peltoon mm. nostolaitteen tappeja, hevosenkenkiä ja alumiiniromua. Demonstraatiossa robotin perässä kulkenut joukkueen edustaja kaivoi lapiolla pellosta esineet robotin annettua äänimerkin. Kaikki peltohalliin hukatut osat löytyivät, mukaan lukien yksisarvisen kadonneet kengät. Tällä Freestyle-demonstraatiolla heltisi kuitenkin vasta jaettu kolmas sija.

Kokonaiskilpailun voitti Karlsruhen opiskelijajoukkue ja kolme parasta joukkuetta edustivat saksalaisia yliopistoja. Kilpailuun osallistui yhteensä 13 joukkuetta, joista kaukaisimmat olivat Meksikosta, Sloveniasta ja Puolasta.

UniCorn-joukkuetta tukivat AG- CO/Valtra, Koneviesti, SICK, Laserle ja Henry Fordin säätiö.