Suomalaiset voitokkaita Juutinmaalla - Peltorobottikilpailu 2011

Suomalaisten Cornivore-robotti esitteli vapaamuotoisessa freestyle-tehtävässä automaattista lannoitteenlevitystä. Tukiasemassa on portaalirobotti, joka vaihtaa peltorobottiin automaattisesti tuoreen akun. Samalla tukiasema täyttää perävaunun lannoitesäiliöt.
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
Team Cornivore  Joukkueen muodostivat Joonas Ryynänen (kapteeni), Perttu Heikkilä, Ville Matikainen, Mikko Vihlman, Tapio Lantela, Zakaria Mönkäre, Marjus Storsjö, Matti Aspila, Vesa Luukkonen, Tapio Vesterinen ja Tero Välilä. Opettajina toimivat yliopistojen puolesta Jari Kostamo, Petro Tamminen ja Timo Oksanen. Päätukija oli Yara Suomi, ja lisäksi joukkuetta tukivat Henry Fordin säätiö, Laserle, Junkkari, Koneviesti, Maatalouskoneiden tutkimussäätiö, SICK, VTI Technologies ja HP InfoTech. Cornivore robotista voi lukea lisää osoitteessa:  autsys.tkk.fi/en/FieldRobot2011
Team Cornivore Joukkueen muodostivat Joonas Ryynänen (kapteeni), Perttu Heikkilä, Ville Matikainen, Mikko Vihlman, Tapio Lantela, Zakaria Mönkäre, Marjus Storsjö, Matti Aspila, Vesa Luukkonen, Tapio Vesterinen ja Tero Välilä. Opettajina toimivat yliopistojen puolesta Jari Kostamo, Petro Tamminen ja Timo Oksanen. Päätukija oli Yara Suomi, ja lisäksi joukkuetta tukivat Henry Fordin säätiö, Laserle, Junkkari, Koneviesti, Maatalouskoneiden tutkimussäätiö, SICK, VTI Technologies ja HP InfoTech. Cornivore robotista voi lukea lisää osoitteessa: autsys.tkk.fi/en/FieldRobot2011
1. Saksalaisen Optimaizerin keulalla on alhaalta lukien laser-skanneri, etäisyyskamera ja älykamera.
1. Saksalaisen Optimaizerin keulalla on alhaalta lukien laser-skanneri, etäisyyskamera ja älykamera.
2. Slovenialaisen Cornstar-robotin vanteet on sorvattu. Päälle on liimattu hammashihna ylösalaisin. Robotin rungon päällä on iso hätäpysäytin.
2. Slovenialaisen Cornstar-robotin vanteet on sorvattu. Päälle on liimattu hammashihna ylösalaisin. Robotin rungon päällä on iso hätäpysäytin.
3. Robatic luottaa navigoinnissa pelkästään edessä olevaan laserskanneriin ja inertiamittalaitteeseen. Täsmäruiskutusta varten kamera ja takana ruisku.
3. Robatic luottaa navigoinnissa pelkästään edessä olevaan laserskanneriin ja inertiamittalaitteeseen. Täsmäruiskutusta varten kamera ja takana ruisku.
4. Saksalainen Attempto-robotti on havaitsevinaan ohdakkeen ja pysähtynyt täsmäruiskuttamaan sen.
4. Saksalainen Attempto-robotti on havaitsevinaan ohdakkeen ja pysähtynyt täsmäruiskuttamaan sen.
5. Kilpailupaikalla oli myös isäntämaan Armadillo. Robottia kehitetään tutkimushankkeessa etsimään maahan haudattuja miinoja.
5. Kilpailupaikalla oli myös isäntämaan Armadillo. Robottia kehitetään tutkimushankkeessa etsimään maahan haudattuja miinoja.

Timo Oksanen

Suomalaisopiskelijoiden joukkue voitti Tanskan Herningissä käydyn peltorobottikilpailun. Suomalaisten Cornivore-robotti vakuutti tuomariston erityisesti automaattisella lannoitteenlevityksellä.

Järjestyksessään yhdeksäs vuosittainen peltorobottikilpailu käytiin kesä-heinäkuun vaihteessa Tanskan Herningissä. Kilpailupaikkana oli Tanskan suurin maatalousnäyttely, kolmipäiväinen Lands-

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

skuet 2011. Testipellot ja kilpailupellot oli sijoitettu näyttelyalueen nurkkaan, ja varikkoteltta oli pystytetty näiden viereen. Teltta tarjosi joukkueille hyvän suojan sadekuuroilta ja toimi samalla robottien näyttelypaikkana vierailijoille. Näyttelyvieraita oli kolmen päivän aikana yli 40 000.

Perinteiseen tapaan kilpailuympäristönä oli maissipelto, jonka riviväli oli 75 cm ja pituus tällä kertaa vain noin 10–15 m. Tanskan kylmä kevät oli jättänyt maissintaimet 20-senttisiksi. Testi- ja kisapeltoja oli kolmea tyyppiä. Ensimmäisessä tehtävässä robottien piti ajaa loivasti mutkaisilla riveillä mahdollisimman nopeasti. Toisessa tehtävässä maissirivit eivät olleet ehjiä, maasto oli pomppuinen ja päisteet olivat vinoja. Kolmannessa tehtävässä maissirivien sekaan oli sijoitettu ”ohdakkeita”, joita robotin piti ajaessaan täsmäruiskuttaa. Ohdakkeet olivat muovikukkia, joita oli hankittu tunnetusta ruotsalaisesta huonekaluliikkeestä.

Kilpailuun oli ilmoittautunut yhteensä 19 eurooppalaista opiskelijajoukkuetta Tanskasta, Hollannista, Saksasta, Englannista, Sloveniasta ja Suomesta. Roboteista lopulta 12 pääsi osallistumaan kisatehtäviin. Yksi robotti oli kärsinyt jo kotiseudullaan niin pahoja palovaurioita, ettei reissuun kannattanut lähteä. Pari epäonnekasta robottia hajosi kisapaikalla eikä niitä ei saatu varaosien puutteen vuoksi korjattua. Muut kisaan ilmoittautuneet robotit eivät valmistuneet aikataulussa. Tiettävästi kisapaikalla vallinnut sateinen sää ei kuitenkaan aiheuttanut kosteusvaurioita yhdenkään robotin elektroniikkaan.

Suomen Team Cornivore

Suomesta kilpailuun osallistui opiskelijajoukkue nyt jo seitsemättä kertaa peräkkäin. Joukkueen muodostivat seitsemän opiskelijaa Aalto-yliopistosta ja neljä opiskelijaa Helsingin yliopistosta. Edustettuina olivat automaatiotekniikan, koneenrakennustekniikkan ja agroteknologian tutkinto-ohjelmat. Joukkueen suunnittelema ja rakentama Cornivore-robotti suoritti kisatehtävät harjoituksissa mallikkaasti, mutta itse kilpailussa nähtiin pientä haparointia.

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

Cornivore-robotin suunnittelussa oli otettu mallia aiempien robottien akselimoduulirakenteesta. Sähkömoottorin, alennusvaihteiston, ohjausservon ja tarvittavan anturoinnin sekä muun elektroniikan sisältävä älykäs akselimoduuli saatiin tällä kertaa pakattua noin puolta pienemmäksi kuin edeltävässä robotissa. Tämä avasi mahdollisuuksia robotin kääntösäteen pienentämiseen ja jousituksen kehittämiseen.

Akselimoduuleita valmistettiin neljä identtistä kappaletta: kaksi robottiin, yksi perävaunuun ja yksi varaosaksi. Varaosa olikin tarpeen, sillä moduuleita piti huoltaa myös kisapaikalla. Robotti sai energiansa kolmesta kyydissä olevasta LiPo-akusta (5 Ah/11,1 V).

Cornivoren anturitiedon käsittelystä ja akselimoduuleiden komentamisesta vastasi pääasiassa kaksi sulautettua tietokonetta. Työnjako kahden päätietokoneen välillä oli seuraava: toinen tietokone yritti päätellä antureiden ja pyörätiedon perusteella, missä robotti on (ns. paikannusalgoritmit) ja toinen tietokone pyrki komentamaan akselimoduuleita paikannustiedon sekä ohjeiden avulla (ns. navigointialgoritmit). Paikannustietokone myös päätteli kameran kuvista ohdakkeiden sijainnin.

Robotin antureina toimivat laserskanneri, ultraääneen ja infrapunaan perustuvat etäisyysanturit, sähköinen kompassi, gyrostabiloitu kallistusanturi ja maston päässä oleva kamera.

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

Kahden päätietokoneen lisäksi robotissa oli yhteensä 15 mikrokontrolleria, joiden tehtävänä oli hoitaa alemman tason nopeaa säätöä tai muuttaa antureista tuleva tieto tietokoneelle sopivaan muotoon.

Kilpailu käytiin pienessä sateessa

Kilpailussa kukin robotti teki tehtävän vuorollaan. Lähtölistan alkupäässä olivat maissipellolle kilteimmät robotit: pienimmät ja parhaiten rivien välissä pysyvät kilpailijat. Cornivore oli vakuuttanut tuomariston harjoituksissa suorituskyvyllään, minkä vuoksi se laitettiin lähtölistan ensimmäiseksi.

Cornivore suoriutui ensimmäisessä tehtävässä erinomaisesti, vauhti oli kiitettävää ja paria käännöstä lukuun ottamatta suoritus oli hyvä. Toiseksi parasta vauhtia piti tanskalaisten pienikokoinen DTU. Kolmas oli saksalaisten Optimaizer.

Toisessa tehtävässä piti ajaa haastavassa pellossa, jossa käännökset piti tehdä ahtaassa paikassa ja riveiltä puuttui merkittävä määrä maisseja. Tässä tehtävässä Cornivore oli asetettu ajamaan hieman liian vauhdikkaasti ja suoritus epäonnistui pahasti. Paras oli hollantilainen Robatic ja toinen Idefix. Haasteellisessa tehtävässä yksikään robotti ei suoriutunut erinomaisesti.

Kolmannessa tehtävässä piti tunnistaa ohdakkeita ja kohdistaa niihin täsmäruiskutus. Taktiikoita oli kolmenlaisia: pysäyttää robotti ja kohdistaa ruiskutus manipulaattorilla oikeaan kohtaan, ruiskuttaa vauhdissa vasen tai oikea suutin sekä säätää vauhdissa suutin tarkasti sivusuunnassa.

Suomalaisten taktiikkana oli viimeksi mainittu. Ruiskutus onnistui Cornivorelta kovassakin vauhdissa, mutta sakkopisteitä tuli jonkin verran ylimääräisistä ruiskutuksista. Robotti kuvitteli näkevänsä ohdakkeen, vaikkei sitä ollut. Tästä huolimatta Cornivore sijoittui tehtävässä toiseksi. Voiton vei hollantilainen Robatic ja kolmas oli saksalaisten Optimaizer.

Saksalainen Attempto käytti ruiskutuksessaan ensiksi mainittua taktiikkaa. Näyttävyydestään ja viihdyttävyydestään huolimatta heikko etenemisnopeus jätti robotin palkintosijojen ulkopuolelle.

Älykästä lannoitteenlevitystä

Kilpailun neljäs tehtävä oli freestyle, jossa jokainen joukkue sai esitellä, mitä erikoista robotti osaa varsinaisten kisatehtävien lisäksi. Tuomarit arvioivat kolmea osa-aluetta: maataloudellista merkitystä, vaikeustasoa ja suoriutumista. Freestylessä nähtiin mm. radio-ohjattava helikopteri, joka tunnisti älykameralla maassa olevan eläimen, robotin perävaunu, joka keräsi erivärisiä perunoita ja osasi värin perusteella jakaa ne eri säiliöihin, robotti joka tunnisti sinisen maissin ja tuhosi sen leikkaamalla, urean levitystä robottiin liitetyllä huiskalla sekä suomalaisten esittämä lannoitteenlevitysjärjestelmä.

Suomen joukkueen jo joulusta saakka valmistelema freestyle koostui robottiin liitettävästä älykkäästä perävaunusta ja pellon laitaan asennettavasta tukiasemasta. Cornivore ajoi ensin lenkin maissipellolla ja levitti lannoitetta maissien juureen, minkä jälkeen robotti peruutti perävaunun kanssa tukiaseman sisälle. Tukiaseman portaalirobotti siirsi akun perävaunusta tukiasemaan ja vaihtoi tilalle uuden akun. Samalla tukiasema täytti perävaunun lannoitesäiliöt. Tankkaamisen jälkeen robotti jatkoi takaisin pellolle. Ja kaikki tapahtui täysin itsenäisesti!

Perävaunun akselina oli samanlainen ohjaava akselimoduuli, kuin robotissa. Käyttövoima tuli perävaunussa olevista akuista. Perävaunussa oli kaksi lannoitesäiliötä, joiden pohjalla oli kylvökoneesta lainatut syöttölaitteet, jotka annostelivat rakeista lannoitetta maissien juureen. Perävaunun ja tukiaseman välillä tieto liikkui langattomasti.

Teknisesti haastavin osuus freestylessä oli perävaunun automaattinen peruutus tukiasemaan. Tämä toteutettiin kaksivaiheisesti: ensimmäisessä vaiheessa perävaunu seurasi tukiasemaan johtavaa punaista nauhaa ja toisessa vaiheessa tukiaseman pohjassa oleva kisko ohjasi mekaanisesti perävaunun tarkasti oikeaan paikkaan. Punaisen nauhan tunnistamista varten perävaunun takana oli alaviistoon osoittava älykamera.

Freestyle-tehtävässä Cornivore otti ylivoimaisen voiton näyttävällä ja toimivalla esityksellään. Toiseksi parhaaksi arvosteltiin eläimiä tunnistava helikopteri ja kolmanneksi älykäs perunankeräilyvaunu.

Loppu hyvin, kaikki hyvin

Neljän kisatehtävän lisäksi pisteitä yhteiskilpailuun sai robotissa käytetyistä osista: mitä halvemmista osista robotti oli tehty, sitä enemmän pisteitä sai.

Kun kaikki pisteet oli laskettu yhteen, kisan voittajaksi julistettiin Cornivore (4467 p). Toiseksi sijoittui Robatic (4235 p), kolmas oli Optimaizer (3795 p), neljäs slovenialainen Cornstar (3010 p)

ja viides saksalainen Attempto (2475p). Suomalaisten erinomainen freestyle takasi voiton, vaikka kakkostehtävä menikin pahasti pieleen. n

Avaa artikkelin PDF