Kehittyneiden säätömenetelmien ja konenäön avulla supervoimia liikkuvien työkoneiden automatisointiin
Automaation käyttöönoton haasteena on usein työtehtävään liittyvät epävarmuudet, tehtävän vaihtelevuus ja muuttuva ympäristö. Näistä selviytymiseen tarvitaan laajaa anturitietoa ja usein myös konenäköä, eli automaattiseen kuvankäsittelyyn perustuvaa havainnointijärjestelmää.
Autonomista järjestelmää varten vaaditut menetelmät ovat laaja-alaisia. Santeri Lampisen työn tuloksena on syntynyt useita uusia ratkaisuja, jotka edistävät hydraulisten työkoneiden tarkkaa ja nopeaa ohjausta.
Viime aikoina erityisesti metsäkoneille on kehitetty robottimaisia puomin kärkiohjaustapoja, jotka avustavat koneen käyttäjää. Työkalun kontaktivoiman hallintaa vaativien täysin robotisoitujen tehtävien kehitys on kuitenkin huomattavasti haastavampaa.
– Rikotuspuomisovellutuksessa robotisoitua puomia ajetaan tarkasti konenäköjärjestelmän laskemiin lohkareiden ihannepisteisiin, joihin tulee kohdistaa tarvittava työkaluvoima. Haasteena on mm. keikkuvat ja teräväsärmäiset lohkareet, joihin voima pitäisi saada kohdistettua. Ihannepiste rikotukseen lasketaan lohkareiden geometria huomioiden, jotta työn onnistumisprosentti saadaan mahdollisimman korkeaksi riippumatta lohkareiden koosta tai muodosta, sanoo Santeri Lampinen.
Autonomisen ohjausjärjestelmän lisäksi väitöskirjassa käsitellään etäläsnäoloon perustuvaa ohjausjärjestelmää raskaille työkoneille, minkä avulla työkoneen ohjaaja voisi operoida työkonetta turvallisesti verkkoyhteyden yli. Etäläsnäolo perustuu siihen, että työkoneen ohjaajalle esitetään haptisen ohjaimen voimapalautteen avulla työkaluun vaikuttavat voimat.
– Etäläsnäoloon perustuvaa ohjausjärjestelmää on helppo lähestyä ajattelemalla kyseistä järjestelmää esimerkiksi kaivinkoneessa. Kaivinkoneen kuljettaja voisi ohjata kaivinkonetta turvallisesti erillisestä ohjaushuoneesta käsin ja hallita tuntoaistilla, onko kaivinkoneen kauha kontaktissa muokkauskelpoisen maan vai esim. kovan kallion kanssa. Jotta tällainen järjestelmä toimisi raskaissa työkoneissa, täytyy kaivinkoneen tuottamat voimat ja liike skaalata ihmisen hallitsemalle tasolle, jolloin ohjaaja saisi ns. supervoimat käyttöönsä, Lampinen kertoo.
Yhteistyössä kotimaisen teollisuuden kanssa
Santeri Lampisen väitöskirjatyö on toteutettu tiiviissä yhteistyössä kaivosteollisuuden laitevalmistaja Rambooms Oy:n kanssa. Yritys on osa lahtelaista Marakon-konsernia. Työn tieteellinen ohjaus on Tampereen Yliopistosta, kun taas työn tutkimuskysymys on lähtöisin Rambooms Oy:n kilpailukyvyn kannalta oleellisten tutkimus- ja kehitysprojektien tarpeista. Toimintamallissa yritykset saavat väylän hyödyntää ja siirtää uusinta akateemista tutkimusta yrityksen toimintaan. Samalla syntyy luontainen koulutuspolku yrityksen vaativiin asiantuntijatehtäviin.
– Yliopiston ja valmistavan teollisuuden yhteistyö on erittäin tärkeää, kun kehitetään uusia teknologioita. Projektit vaativat kuitenkin PK-yrityksiltä resursseja, minkä vuoksi yliopistojen apu tutkimus- ja kehitystyössä on välttämätöntä. Tällaisella yhteistyömallilla uudet innovaatiot saadaan laajempaan käyttöön myös muissa samaa teknologiaa hyödyntävissä yrityksissä. Tässä projektissa pääsimme tekemään kehitystyötä melkein autenttisessa työmaaolosuhteissa yliopistolla, mistä oli suuri apu tuotekehitysprojektimme onnistumiselle, kertoo Marakon-konsernin toimitusjohtaja Kaj Koskela.
Väitöstilaisuus perjantaina 8.10.
Diplomi-insinööri Santeri Lampisen automaatiotekniikan alaan kuuluva väitöskirja Increasing the Automation Level of Hydraulic Secondary Breaker Systems: An End-to-End Concept (Hydraulisten rikotuspuomien automaatiotason lisääminen: autonominen konsepti) tarkastetaan Tampereen yliopiston (TAU) tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 8.10.2021 kello 12.00 alkaen Konetalon salissa K1702 (Korkeakoulunkatu 6, Tampere). Vastaväittäjinä toimii professori Heikki Handroos (Lappeenrannan-Lahden teknillinen yliopisto). Tilaisuutta valvoo professori Jouni Mattila TAU:n Automaatio- ja konetekniikan yksiköstä.
Santeri Lampinen (28) on kotoisin Pirkkalasta ja työskentelee tällä hetkellä tutkimuksen ja tuotekehityksen parissa Marakon-konserniin kuuluvassa Rambooms Oy:ssä.
Avainsanat
Kuvat
Linkit
Tietoja julkaisijasta
Tampereen yliopisto kytkee yhteen tekniikan, terveyden ja yhteiskunnan tutkimuksen ja koulutuksen. Teemme kumppaniemme kanssa yhteistyötä, joka perustuu vahvuusalueillemme sekä uudenlaisille tieteenalojen yhdistelmille ja niiden soveltamisosaamiselle. Luomme ratkaisuja ilmastonmuutokseen, luontoympäristön turvaamiseen sekä yhteiskuntien hyvinvoinnin ja kestävyyden rakentamiseen. Yliopistossa on 21 000 opiskelijaa ja henkilöstöä lähes 4 000.
Rakennamme yhdessä kestävää maailmaa.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Tampereen yliopisto
Ympäristön mikrobiomin köyhtyminen voi altistaa immuunivälitteisille sairauksille – Vain pieni tippa verta saattaa paljastaa sairastumisen riskin8.5.2025 09:50:00 EEST | Tiedote
Ympäristöllä on merkittävä vaikutus terveyteemme – sanotaan, että jopa suurempi kuin perimällä. Mutta mitkä tekijät tarkalleen ottaen vaikuttavat sairastumisen riskiin? Entä voidaanko yhdestä pienestä veripisarasta selvittää, mille kaikille olemme elämämme aikana altistuneet? Näihin kysymyksiin etsittiin vastauksia uraauurtavassa HEDIMED-projektissa.
Väitös: Lapsettomuushoidoilla alkaneisiin raskauksiin liittyy enemmän komplikaatioita, mutta riskejä voidaan pienentää hoitoa räätälöimällä6.5.2025 08:20:00 EEST | Tiedote
Lääketieteen lisensiaatti Eeva-Maria Pohjonen selvitti väitöstutkimuksessaan lapsettomuushoitoihin liittyviä raskauskomplikaatioita. Lapsettomuushoidot ovat yleistyneet ja niiden turvallisuutta voidaan lisätä räätälöimällä hoitoja yksilöllisesti.
Väitös: Jos työtulojen progressiivisen verotuksen halutaan toteutuvan kunnolla, on lainsäädäntöä korjattava5.5.2025 10:14:24 EEST | Tiedote
Suomen tuloverojärjestelmässä tulon verokohteluun vaikuttaa olennaisesti se, kuka on tulon saaja. Kauppatieteiden maisteri Anette Ala-Lahti tutki väitöskirjassaan tulon kohdistamisperiaatteita, jotka ratkaisevat esimerkiksi, verotetaanko tulosta osakeyhtiötä vai luonnollista henkilöä. Tutkimuksessa havaitaan muun muassa, ettei työtulon kohdistamisperiaatteiden ja työtulon verokohtelun yhteyttä ole riittävästi huomioitu nykyisessä lainsäädännössä.
Väitös: Potilaan puhe on haastavaa lääkärille, joka käyttää suomea toisena kielenä5.5.2025 08:48:57 EEST | Tiedote
Suomessa työskentelee kasvava joukko lääkäreitä, joille suomi ei ole äidinkieli. Millaisia kielellisiä haasteita he kohtaavat työssään? Muun muassa tähän kysymykseen paneutuu FM Taina Pitkänen väitöstutkimuksessaan, joka kartoittaa lääkärin ja potilaan välisiä ymmärtämisongelmia ja tekee niiden perusteella päätelmiä potilastyöhön riittävästä kielitaidosta. Tutkimus nostaa esiin puheen ymmärtämisen yhteyden yhtäältä potilasturvallisuuteen ja toisaalta lääkärin ammatti-identiteettiin.
Väitös: Korkean tason synteesi mahdollistaa digitaalisten piirien nopeamman suunnittelun29.4.2025 09:56:05 EEST | Tiedote
Korkean tason synteesissä digitaalisia piirejä suunnitellaan yleisillä ohjelmointikielillä. Väitöskirjatutkimuksessaan diplomi-insinööri Sakari Lahti selvitti korkean tason synteesin tuottavuutta ja laatua perinteisiin suunnittelutapoihin verrattuna. Tulosten mukaan menetelmällä voidaan nopeuttaa suunnitteluprojekteja, mutta tulosten laatu saattaa kärsiä ilman korkeaa ammattitaitoa.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme