SOLUTION 02 / Robotics

Yanmar alivia la carga de trabajo con el sistema de acoplamiento automático y el barco robótico de navegación automática para crear un futuro seguro y protegido

Centro de investigación y desarrollo
Al automatizar la operación de acoplamiento, que siempre ha sido estresante para los usuarios, Yanmar ofrece un acoplamiento seguro con un rango de error limitado a unas pocas decenas de centímetros. Al agregar esto al barco robótico de navegación automática, Yanmar no solo contribuye al negocio marítimo, sino que también alivia la carga de trabajo de quienes trabajan en el sector pesquero y marítimo, lo que genera mano de obra alternativa y ahorro de mano de obra en el mar.

ISSUE

Un nuevo desafío para reducir la carga del usuario y crear una sociedad donde las personas puedan trabajar con tranquilidad

El negocio marítimo es uno de los puntos fuertes de Yanmar. Continuamos apoyando a los trabajadores en el extranjero con una variedad de nuestros productos y servicios nacidos de una nueva perspectiva. Yanmar se centra en el "atraque"*, lo que requiere habilidad en la navegación del barco, pero es un gran estrés para los usuarios. Yanmar ha emprendido el desarrollo de un "Sistema de atraque automático" para un atraque suave y seguro sin ninguna operación problemática y un "Barco robótico de navegación automática" que determina automáticamente la ruta segura para controlar la navegación en el mar. El desarrollo de estos sistemas será una gran ventaja no solo para el negocio marino, sino también para el mercado pesquero donde la población de trabajadores está disminuyendo y la demanda de acuicultura se está expandiendo, beneficiando los peligros que implican las operaciones en alta mar. Desde 2017, Yanmar ha estado desarrollando estos sistemas mientras consideraba aliviar la carga de los trabajadores en alta mar reemplazando y reduciendo el trabajo en alta mar.

Inicialmente, comenzamos a desarrollar esta tecnología para los botes de una sola hélice y de un solo caucho de uso común, similares a los que se ven en los automóviles. A medida que avanzaba el proyecto, quedó claro que se necesitaba una enorme cantidad de horas-hombre para el desarrollo debido a la dificultad de controlar el atraque para un barco de una sola hélice y un solo timón. La razón no solo es su vulnerabilidad para mantener una posición estable frente a los vientos y las olas, sino también su falta de flexibilidad para aplicar fuerza directamente en un movimiento lateral. Con el deseo de lanzar un nuevo producto lo más rápido posible, cambiamos a la aplicación de un barco de doble hélice y doble timón equipado con múltiples unidades de propulsión y decidimos consolidar las horas-hombre para el desarrollo. Al instalar un equipo de distribución de propulsión que puede mover el barco en cualquier dirección y aplicar el sistema de posicionamiento dinámico que desarrollamos en 2015, Yanmar finalmente completó la tecnología básica para el sistema de Auto-atraque y Auto-navegación.*Para acercar el bote al muelle, balsa u orilla del océano.

SOLUTION

Yanmar resolverá los problemas de los clientes y seguirá asumiendo el desafío de crear una sociedad futura y enriquecer la vida de las personas.

La clave para el gobierno automático de un barco es la capacidad de estimar su propia posición para identificar la ubicación del barco. Aunque se producen desviaciones de varios metros con GNSS incluido GPS, nuestro objetivo era reducir el error en unas pocas decenas de centímetros con nuestro sistema de acoplamiento automático. Durante la etapa inicial de desarrollo, adoptamos la cinemática en tiempo real (RKT), que también se utiliza en los tractores robot de Yanmar que participan activamente en el campo agrícola. Instalamos una estación base en el lado del puerto y desarrollamos el sistema que emite señales de corrección para mejorar la precisión. Sin embargo, solo se podía usar en el puerto específico donde se hubiera instalado la estación base, y también existía un problema de seguridad al no tener sensores para reconocer el entorno real que lo rodea. Por esta razón, el siguiente paso fue equipar la nave con 3D-LIDAR, que es un sensor que reconoce el entorno circundante, y enfocarse en desarrollar un sistema que estima su propia posición con alta precisión midiendo los objetos circundantes.

Como resultado, logramos mantener el error de estimación de la autoposición dentro de unas pocas decenas de centímetros incluso sin una estación base. Además, fue posible dirigir automáticamente el barco utilizando su entorno circundante simplemente designando la ubicación para atracar. Desde el inicio del desarrollo, pudimos reducir el tiempo que lleva el acoplamiento automático de cuatro minutos a dos minutos y medio más prácticos. Durante la navegación en alta mar, se crea un mapa aproximado de área amplia con un radar para establecer la ruta de navegación. Mientras navega por esta ruta, el entorno circundante se explora en detalle utilizando 3D-LIDAR, de modo que se puedan detectar los obstáculos cercanos. Además, 3D-LIDAR se utiliza para generar mapas de alta resolución para la navegación y el acoplamiento en espacios reducidos. El sistema de acoplamiento automático selecciona una ruta segura con menos riesgo de colisión y opera automáticamente el proceso desde la navegación hasta el acoplamiento. El exitoso resultado se logró a partir de la determinación inquebrantable del equipo de desarrollo de crear un sistema en el que los usuarios puedan navegar de forma segura y atracar libremente el barco en su posición sin estrés.

3D-LIDAR del arco captura con precisión el entorno circundante.

Se creó un mapa de área amplia en alta mar para establecer la ruta de navegación.

Se generó un mapa de alta resolución para el interior de un puerto pequeño o para el acoplamiento.

RESULT & FUTURE

Aplicar tecnología en varios campos

Desarrollo mediante ensayo y error. No hay otra forma de comprobar si el sistema funciona de forma segura y sin problemas, excepto mediante una prueba en un entorno real. Sin embargo, seleccionar un entorno de prueba es extremadamente difícil debido a la falta de campos de prueba en Japón. Con la cooperación de Yanmar Marina, pudimos obtener el permiso de la administración local, como la ciudad y la prefectura, así como de las pesquerías, incluidos los residentes locales, para diseñar y construir un entorno simulado que representa un puerto real. Pudimos realizar una evaluación completa en un entorno simulado durante un mes y medio. Pudimos evaluar completamente en un entorno simulado durante un mes y medio y realizar pruebas en diversas condiciones climáticas, como lluvia, nieve y vientos fuertes.

Había muchos problemas inesperados que iban a producir si no probábamos dicha evaluación con buques reales. Por ejemplo, la apariencia de boyas y balsas cuando se observa por radar en este sistema fue diferente de lo que esperábamos. También descubrimos el riesgo de enganchar la cuerda entre la boya y su ancla incluso si se podían evitar las boyas, y también nos dimos cuenta de que estas posiciones son inestables debido a los cambios en las condiciones climáticas. Al incorporar información ambiental en el plan de ruta, combinar varios sensores para mejorar la tasa de detección, etc., establecimos un sistema de navegación más confiable y seguro. Para mayor seguridad, también estamos trabajando en medidas contra las condiciones climáticas adversas. En cuanto al viento, fue posible navegar con un error de 50 cm navegando a una velocidad del viento de 7 m/s.

Yanmar siempre tiene como objetivo establecer un sistema seguro y altamente preciso. En el futuro, continuaremos la investigación y el desarrollo para aplicar la tecnología a varios campos.

Prueba de atraque en Yanmar Marina

Pruebas evasivas para boya y balsa

INTERVIEWEstablecer una tecnología robótica sostenible para perseguir la prosperidad de las personas y la naturaleza

Mientras se desarrollaba el sistema de acoplamiento automático, muchas empresas y agencias gubernamentales han preguntado sobre el sistema. Yanmar también es capaz de ofrecer consistencia desde la investigación básica desde motores y casco hasta sistemas, desarrollo y producción de barcos. El punto fuerte de Yanmar es que podemos asumir la responsabilidad de toda la fabricación y manejar la personalización con flexibilidad. De esta manera, la introducción generalizada del uso de la navegación automática en barco robótico y el sistema de acoplamiento automático liberará a los trabajadores de los entornos hostiles en los negocios pesqueros y marinos, lo que los llevará a trabajar con seguridad y tranquilidad.

Naohito Hara, responsable de la tecnología de control, dijo: “Esta tecnología en desarrollo apenas está comenzando. Actualmente, estos sistemas son efectivos solo en condiciones limitadas, como dentro de un puerto. Queremos proporcionar la tecnología a las personas que trabajan en el negocio de la acuicultura o que participan en diversas operaciones en el mar para ofrecer un entorno de sistema más práctico”. Tomoya Fukukawa, a cargo de la investigación y el desarrollo de la tecnología robótica de navegación automática, afirma: "Para ofrecer una seguridad genuina, podríamos abordar el aspecto psicológico y emocional del cliente cuando buscamos tecnología". Yuichiro Dake, a cargo de la tecnología de reconocimiento, afirma: "Nos gustaría lanzar tecnología robótica que seguirá siendo práctica en lugar de simplemente lanzarse al mercado". De esta manera, Yanmar resolverá los problemas de los clientes y continuará asumiendo el desafío de crear una sociedad del futuro y enriquecer la vida de las personas.

SOLUTION 02 Other Solution Technology

Tractor robotque mejora la eficiencia y la precisión manteniendo al mínimo la carga sobre los trabajadores.

Fish counting system Reducing burdens on workers for sustainable fisheries.