SOLUTION 02 / Robotics

洋馬通過自動靠泊系統和自動導航自動船減輕了工作量,創造了安全的未來

研究開發中心
靠泊對用戶而言一直很困難,通過自動化,洋馬提供了安全的靠泊,誤差範圍只有幾十厘米。通過將其添加到自動導航自動船上,洋馬不僅為海洋業務做出了貢獻,更減輕了從事漁業和海洋業務的人員的工作量,節省海上勞動力並提供了替代勞動的選擇。

ISSUE

減輕用戶負擔並創建人們可以安心工作的社會的新挑戰

海洋業務是洋馬的強項之一。我們將繼續以新的視角支援離岸工人,提供各種產品和服務。洋馬專注於「靠泊」*,這需要船舶導航技術,但對用戶而言卻是巨大的壓力。洋馬已開發出「自動靠泊系統」,無需任何麻煩的操作也可以平穩安全靠泊;亦開發了「自動導航機器人船」,可自動確定海上航行的安全路線。這些系統的開發將不僅對海上業務,而且對於漁業市場來說都是巨大的優勢,因為在漁業市場中,工人的數量正在減少,但水產養殖的需求正在擴大,充滿危險的離岸工作亦同樣受惠。自2017年以來,洋馬一直在開發這些系統,同時考慮通過取代和減少離岸工作來減輕離岸勞動力的負擔。

最初,我們開發此類似於在汽車中看到的技術,是為了常用的單螺旋槳單舵船。隨著項目的進行,我們發現單螺旋槳單舵船的靠泊非常難以控制,因此開發需要大量的人力和工時。不僅因為在風浪中保持穩定位置很困難,還在於它難以靈活地在橫向移動時施加力度。為了盡快發布新產品,我們改用配備了多個推進裝置的雙螺旋槳雙舵船,並決定整合開發的人力和工時。通過安裝一個推進分配設備,令船舶可全方位移動,加上應用了我們在2015年開發的動態定位系統,洋馬終於完成了自動靠泊和自動導航系統的基本技術。*將船駛向碼頭,海上的木筏或海岸。

SOLUTION

洋馬會解決客戶問題,並繼續承擔挑戰,創建未來和豐富人們生活。

船舶自動轉向的關鍵是能夠估計自身位置以識別船隻的所處的地點。儘管包括GPS在內的GNSS會發生幾米的偏差,我們的目標是令我們的自動靠泊系統能將誤差降低到幾十厘米之內。在開發的早期階段,我們採用了實時動態技術(RKT),它也用於積極涉足農業領域的洋馬機器拖拉機。我們在港口建立了一個基站,並開發了會輸出校正信號以提高準確性的系統。但是,它只能在設置了基站的特定港口使用,並且因為沒有感應器識別其實際周圍環境而有安全問題。因此,下一步我們做的就是為船舶配備3D-LIDAR,這是一種識別周圍環境的感應器,同時我們致力於開發一種通過測量周圍物體來高精度估計其自身位置的系統。

結果,即使沒有基站,我們也成功將自身位置估計誤差保持在幾十厘米以內。而且,僅通過指定靠泊位置就按其周圍環境自動引導船隻。自開發開始以來,我們成功將自動靠泊所需時間從四分鐘減少到更實際的兩分半鐘。在海上航行期間,雷達會創建一張粗略的廣域地圖,以設置導航路線。沿著這條路線航行時,3D-LIDAR會詳細探索周圍的環境,以便檢測到附近的障礙物。此外,3D-LIDAR可製作高像素的地圖,以便在狹窄的空間中導航和靠泊。自動靠泊系統會選擇一條安全的路線,減少碰撞風險,並自動執行從導航到靠泊的過程。開發團隊決心要創建用戶可以安全地航行,並隨心所欲地將靠泊船隻的系統,全賴他們堅定不移才能獲得成功。

船頭的3D-LIDAR可以準確捕捉周圍的環境。

廣域地圖是在海上創建的,用於設置導航路線。

為小港口或靠泊製成高像素的地圖。

RESULT & FUTURE

在各個領域應用科技

在屢敗屢試中進行開發。除了通過在真實環境中進行測試以外,沒有其他方法可以檢查系統是否安全和運作暢順。但是,日本缺乏可作測試的場地,因此選擇測試地點極為困難。在Yanmar Marina的合作下,我們獲得了各縣市的地方行政當局以及包括當地居民在內的漁業的許可,去設計和建造一個模擬港口的環境。我們能夠在一個半月內,在模擬環境下完成完整的評估。我們能夠在一個半月內,在模擬環境下完成完整的評估,並在各種天氣條件(如雨,雪和強風)下進行測試。

不以真船作這樣的評估,我們無法知道許多意想不到的問題。例如,系統中用雷達觀察到的浮標和筏的外觀,與我們預期的不同。我們還發現即使可以避免浮標,也可能會被浮標和錨之間的繩所纏,我們還意識到由於天氣條件的變化會令位置變得不穩定。通過將環境資料納入路線計劃,組合多個感應器以提高檢測率等,我們建立了更可靠,更安全的導航系統。為了進一步提高安全性,我們還在努力思考應對惡劣天氣的方法。例如風的影響,船隻能在50cm的誤差範圍內以7 m/s的風速航行。

洋馬始終致力於建立一個安全且高度準確的系統。將來,我們將繼續進行研究和開發,以將該技術應用於各個領域。

洋馬碼頭的靠泊測試

浮標和筏的躲避測試

INTERVIEW建立可持續的機械人技術以追求人與自然的繁榮

在開發自動靠泊系統時,許多公司和政府機構都有查問該系統。從引擎和船體的基礎研究到系統,開發和船隻生產,洋馬能提供一致性的方案。洋馬的優勢在於,我們可以承擔所有生產,並靈活地按客人制定方案。通過這種方式,廣泛引入自動導航機器人船和自動靠泊系統的使用將使工人從漁業和海洋企業的惡劣環境中解放出來,從而使他們工作安全而省心。

控制技術負責人原直裕表示:「這項發展中的技術才剛剛開始。當前,這些系統僅有限條件下才有效,例如是在港口內。我們希望向從事水產養殖業務或從事海上各種作業的人員提供技術,以提供更實用的系統環境。」 負責自動導航機器人技術研究與開發的福川智哉說:「為了提供真正的安全性,我們在追求技術時要明白客戶的心理和情感。」 負責識別技術的嵩裕一郎表示:「我們希望推出能持久地實用的機械人技術,而不僅僅是將其推出市場。」 這樣,洋馬將解決客戶問題,並繼續承擔創建未來社會和豐富人們生活的挑戰。