SOLUTION 02 / Robotics

Yanmar semplifica il carico di lavoro grazie a un Sistema di Attracco Automatico e una Imbarcazione Robotica con navigazione automatica per creare un futuro sicuro e protetto

Centro di Ricerca e Sviluppo
Automatizzando l'operazione di attracco, da sempre stressante per gli utenti, Yanmar offre un attracco sicuro con un intervallo di errore limitato a poche decine di centimetri. Aggiungendo a questo la sua imbarcazione robotica con navigazione automatica, Yanmar non solo contribuisce al business marittimo, ma allevia anche il carico di lavoro per coloro che lavorano nel settore della pesca e del mare, permettendo di svolgere lavori alternativi e risparmiare sulla manodopera.

ISSUE

Una nuova sfida per ridurre il carico sull'utente e creare una società in cui le persone possano lavorare in tutta tranquillità.

Il settore marittimo è uno dei punti di forza di Yanmar. Continuiamo a supportare i lavoratori offshore con una grande varietà di prodotti e servizi nati da una nuova prospettiva. Yanmar si concentra sul "attracco,"* che richiede abilità nella navigazione della nave ma è un enorme stress per gli utenti. Yanmar ha intrapreso lo sviluppo di un "Sistema di attracco automatico" per un attracco agevole e sicuro senza alcuna operazione problematica e di una "imbarcazione robotica di navigazione automatica" che determina automaticamente la rotta sicura per controllare la navigazione in mare. Lo sviluppo di questi sistemi sarà un grande vantaggio non solo per il business marittimo, ma anche per il mercato della pesca dove la popolazione dei lavoratori è in diminuzione e la domanda di acquacoltura è in espansione, a vantaggio dei pericoli connessi alle operazioni offshore. Dal 2017, Yanmar ha sviluppato questi sistemi per alleviare il carico dei lavoratori offshore sostituendo e riducendo il lavoro offshore.

Inizialmente, abbiamo iniziato a sviluppare questa tecnologia per le barche monoelica e monogomma comunemente usate, simili a quelle viste nelle automobili. Man mano che il progetto procedeva, era chiaro che per lo sviluppo era necessaria un'enorme quantità di ore-uomo a causa della difficoltà nel controllare l'attracco per una nave a elica singola e con un solo timone. Il motivo non è solo la sua vulnerabilità nel mantenere una posizione stabile dai venti e dalle onde, ma anche la sua mancanza di flessibilità per applicare direttamente la forza in un movimento laterale. Con il desiderio di rilasciare un nuovo prodotto il più rapidamente possibile, siamo passati all'applicazione di una nave a doppia elica e doppio timone dotata di più unità di propulsione e abbiamo deciso di consolidare le ore di lavoro per lo sviluppo. Installando un'apparecchiatura di distribuzione della propulsione in grado di muovere la nave in qualsiasi direzione e applicando il sistema di posizionamento dinamico che abbiamo sviluppato nel 2015, Yanmar finalmente completato la tecnologia di base per il sistema di aggancio automatico e navigazione automatica. * Per avvicinare la barca al molo, alla zattera o alla riva sull'oceano.

SOLUTION

Yanmar risolverà i problemi dei clienti e continuerà ad affrontare la sfida di creare una società futura e di arricchire la vita delle persone.

La chiave per la navigazione automatica è la capacità di stimare la propria posizione per identificare la posizione della nave. Sebbene con i sistemi GNSS, incluso il GPS, si verifichino deviazioni di diversi metri abbiamo mirato a ridurre l'errore a poche decine di centimetri con il nostro sistema di ttracco automatico. Durante la prima fase di sviluppo, abbiamo adottato la cinematica in tempo reale (RKT), che viene utilizzata anche nei trattori robot Yanmar che sono attivamente impiegati nel settore agricolo. Abbiamo installato una stazione base sul lato del porto e sviluppato un sistema che emette segnali di correzione per migliorare la precisione. Tuttavia, tale sitema poteva essere utilizzato solo in un porto specifica in cui era stata installata la stazione base, e c'era anche un problema di sicurezza nel non avere sensori per riconoscere l'ambiente circostante. Per questo motivo, il passo successivo è stato dotare la nave di 3D-LIDAR, un sensore che riconosce l'ambiente circostante, e concentrarsi sullo sviluppo di un sistema che stima la propria posizione con elevata precisione misurando gli oggetti circostanti.

Di conseguenza, siamo riusciti a mantenere l'errore di stima dell'autoposizione entro poche decine di centimetri anche senza una stazione base. Inoltre, è diventato possibile dirigere automaticamente la barca utilizzando l'ambiente circostante. semplicemente designando la posizione per attraccare. Dall'inizio dello sviluppo, siamo stati in grado di ridurre il tempo necessario per l'attracco automatico da quattro minuti a due minuti e mezzo. Durante la navigazione offshore, viene creata una mappa approssimativa di un'ampia area con un radar per impostare il percorso di navigazione. Durante la navigazione lungo questa rotta, l'ambiente circostante viene esplorato in dettaglio utilizzando 3D-LIDAR, in modo da rilevare gli ostacoli vicini. Inoltre, 3D-LIDAR viene utilizzato per generare mappe ad alta risoluzione per la navigazione e l'attracco in spazi ristretti. Il sistema di attracco automatico seleziona un percorso sicuro con meno rischi di collisione e gestisce automaticamente il processo dalla navigazione all'attracco. Il successo è stato raggiunto grazie alla determinazione incrollabile del team di sviluppo di creare un sistema che permetta agli utenti di navigare in sicurezza e attraccare l’imbarcazione senza stress.

3D-LIDAR cattura con precisione l'ambiente circostante.

La mappa di una vasta area è stata creata al largo per impostare la rotta di navigazione.

La mappa ad alta risoluzione è stata generata per l'interno di un piccolo porto o per l'attracco.

RESULT & FUTURE

Applicazione della tecnologia in vari campi

Sviluppo per tentativi ed errori. Non c'è altro modo per verificare se il sistema funziona in modo sicuro e senza intoppi se non testandolo in un ambiente reale. Tuttavia, la selezione di un ambiente di test è estremamente difficile a causa della mancanza di ambienti di prova in Giappone. Con la collaborazione di Yanmar Marina, siamo stati in grado di ottenere il permesso di amministrazioni locale, come città e prefetture, nonché del settore della pesca, compresi i residenti locali, per progettare e costruire un ambiente simulato raffigurante un vero porto. Siamo stati in grado di analizzare dati in maniera completa in un ambiente fittizio per un mese e mezzo e di testare in varie condizioni meteorologiche come pioggia, neve e vento forte.

Si sono verificati molti problemi imprevisti che non si sarebbero verificati se avessimo testato tale valutazione con una nave reale. Ad esempio, l'aspetto di boe e zattere osservate dal radar in questo sistema era diverso da quello che ci aspettavamo. Abbiamo anche scoperto il rischio di impigliarsi la corda tra la boa e la sua ancora anche se le boe potevano essere evitate, e inoltre ci siamo resi conto che le loro posizioni sono instabili a causa dei cambiamenti delle condizioni meteorologiche. Incorporando le informazioni ambientali nel piano del percorso, combinando più sensori per migliorare il tasso di rilevamento e così via, abbiamo creato un sistema di navigazione più affidabile e sicuro. Per ulteriore sicurezza, stiamo anche lavorando a misure contro il clima rigido. Per quanto riguarda il vento, è stato possibile navigare con un errore di 50 cm in venti a velocità di 7 m/s.

Yanmar mira sempre a stabilire un sistema sicuro e altamente accurato. In futuro, continueremo la ricerca e lo sviluppo per applicare la tecnologia a vari campi.

Test di attracco a Yanmar Marina

Prove di scansamento per boa e zattera

INTERVIEWStabilire una tecnologia robotica sostenibile per perseguire la prosperità per le persone e la natura

Durante lo sviluppo del sistema di aggancio automatico, molte aziende e agenzie governative hanno chiesto informazioni sul sistema. Yanmar è anche in grado di offrire coerenza dalla ricerca di base dai motori e dallo scafo ai sistemi, allo sviluppo e alla produzione di navi. La forza di Yanmar è che possiamo assumerci la responsabilità di tutta la produzione e gestire la personalizzazione con flessibilità. In questo modo, l'introduzione dell'uso della imbarcazione robotica a navigazione automatica e del sistema di attracco automatico libererà i lavoratori dagli ambienti difficili nelle attività di pesca e marine, permettendo di lavorare con sicurezza e tranquillità.

Naohito Hara, responsabile della tecnologia di controllo, ha dichiarato: “Questa tecnologia in via di sviluppo è solo all'inizio. Attualmente, questi sistemi sono efficaci solo in condizioni limitate, come all'interno di un porto. Vogliamo fornire la tecnologia alle persone che lavorano nel settore dell'acquacoltura o in varie operazioni in mare, per offrire un ambiente di sistema più pratico”. Tomoya Fukukawa, responsabile della ricerca e sviluppo della tecnologia Robotica di navigazione automatica afferma: "Per offrire una sicurezza genuina, potremmo avvicinarci all'aspetto psicologico ed emotivo del cliente quando persegue la tecnologia." Yuichiro Dake, responsabile della tecnologia di riconoscimento, afferma: "Vorremmo lanciare una tecnologia robotica che continuerà ad essere pratica piuttosto che limitarsi al rilascio sul mercato." In questo modo, Yanmar risolverà i problemi dei clienti e continuerà ad affrontare la sfida di creare una società futura e di arricchire la vita delle persone.

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