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
Väitös: Teollinen resurssienhallinta on kyvykkyyksien, ei materiaalien hallintaa24.10.2025 15:53:44 EEST | Tiedote
Väitöstutkimuksessaan diplomi-insinööri Jarmo Uusikartano tarkastelee teollisen resurssienhallinnan määritelmää uudesta näkökulmasta. Tällöin resurssi ei viittaa yksittäisiin esineisiin tai asioihin, vaan ihmisten ja luonnon väliseen vuorovaikutussuhteeseen. Tutkimus tuo esiin nykyisen resurssienhallinnan käsitteistön puutteet ja ehdottaa resurssienhallinnalle uutta määritelmää, joka huomioi ympäristöllisen kestävyyden resurssienhallinnalle asettamat reunaehdot.
Väitös: Digitaaliset työkalut vahvistavat arvonluontia kuntien, yritysten ja asukkaiden kesken kaupunkikehitysprojekteissa24.10.2025 13:45:38 EEST | Tiedote
Kaupunkikehitysprojektien alkuvaiheet ovat usein haastavia: eri sidosryhmillä on monia, jopa ristiriitaisia näkemyksiä projektin lopputuloksista, mutta samalla päätöksiä on tehtävä projektin etenemiseksi. Diplomi-insinööri Sebastian Toukolan väitöstutkimus tarjoaa ratkaisuja siihen, miten kunnat, yritykset ja asukkaat voivat luoda arvoa yhdessä. Lisäksi tutkimus osoittaa, miten digitaaliset työkalut, rakennustietomallinnuksesta sosiaalisen median alustoihin, tukevat yhteistyötä ja arvonluontia projektien alkuvaiheissa.
Tutkimus esittää suosituksia kuntayhtiöiden hallitusten asiantuntemusvaatimusten täyttämiseksi24.10.2025 12:21:47 EEST | Tiedote
Tampereen yliopiston tutkimushankkeessa syvennyttiin kuntayhtiöiden asiantuntemusvaatimuksen sisältöön, soveltamisalaan ja tosiasialliseen soveltamiseen kunnissa. Vaikka myönteistä kehitystä hallitusvalintojen valmistelussa on tapahtunut, tuoreessa tutkimuksessa yli puolessa kunnista ei erikseen arvioida kuntalain asiantuntemusvaatimuksen täyttymistä. Tutkimuksessa esitetään useita käytännön toimintasuosituksia siihen, miten hallitusten valintaprosesseja tulisi parantaa asiantuntemusvaatimuksen täyttämiseksi. Lisäksi ehdotetaan säännöksen soveltamisalan laajentamista.
Väitös: Kunnat kehittävät maaseutua valikoivasti ja tukeutuvat siinä mielellään Leader-ohjelmaan24.10.2025 12:07:28 EEST | Tiedote
Väitöstutkimuksessaan MMM Ella Mustakangas tutki kuntien maaseudun kehittämistä ja sitä, millaista hallinnan tapaa se edustaa. Kuntien keskeisiä välineitä maaseudun kehittämisessä ovat kuntastrategia ja hankkeet, jotka molemmat edellyttävät kunnissa yhteistyötä ja panostamista toimijoiden väliseen vuorovaikutukseen. Tutkimus osoittaa, että kunnat ovat maaseudun kehittämistoimissaan varovaisia, eivätkä rakenna hallinnan verkostoja maaseudulla mitenkään systemaattisesti.
Kutsu: Pelikulttuuristrategiapäivässä 5. marraskuuta kehitetään kestävämpää pelikulttuuria21.10.2025 09:40:00 EEST | Tiedote
Jotta pelien yhteiskunnalliset mahdollisuudet tunnistettaisiin ja hyödynnettäisiin täysin, pelikasvattajien mukaan tarvitaan kansallista pelikulttuuristrategiaa. Marraskuun 5. päivänä Tampereen yliopiston Paidia-tilassa järjestettävä Pelikulttuuristrategiapäivä kokoaa yhteen Suomen johtavat pelikulttuurin parissa työskentelevät toimijat keskustelemaan kestävän pelikulttuurin kehittämisestä.
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