Vägmarkeringsrobot

INTELLIGENT MACHINES

Road marking robot

De vita längsgående vägmarkeringarna på våra vägar har under många år målats på ett effektivt och rationellt sätt med specialutrustade lastbilar. Däremot har symboler så som riktningspilar, hastighetsbegränsningar och övergångsställen målats för hand. I norden har vägverken sedan flera år aktivt arbetat med att minska olycksrisken vid arbete med vägunderhåll. Man har också sponsrat utvecklingen av processer och tekniker som ökar produktiviteten och sänker kostnaderna för vägunderhåll. För att öka produktiviteten och samtidigt minska olycksrisken har Intelligent Machines på uppdrag av Street Smart Equipment, ett företag inom vägunderhållsutrustning, utvecklat ett robotsystem för automatisk målning av vägmarkeringssymboler. Den nya roboten gör det möjligt att automatiskt måla alla typer av vägmarkeringar utan att personal behöver vistas på vägbanan. Roboten ger en kraftig produktivitetsökning då behovet av TMA-fordon (skyddsfordon) försvinner och enbart en person i stället för 2 personer utför samma produktion. Målningsroboten har testats i flera fältprov med gott resultat och kommer att sättas i produktion på det svenska vägnätet från och med säsongen 2015.

 

Beskrivningen av tekniken

Hjärtat i systemet är en 6 meter lång robotarm som är gjord i lättviktsmaterial och monterad i fronten av en tung lastbil. Armen har 5 axlar (frihetsgrader) och varje axel drivs av en elektrisk servomotor via en växel. Den elektriska drivningen ger möjlighet till bättre kontrollbarhet och precision än t. ex. hydraulisk drift. En annan fördel är lägre bränsleförbrukning och inget ”kladd” med hydraulolja vid reparation och underhåll. Själva den vita färgen som är en 200°C varm plastmassa, värms upp i en sk. gryta på lastbilens flak och pumpas fram till en extruder som sitter monterad längst fram på robotarmen. Extruden pressar fram ett 50mm alternativt 100mm brett band av plastmassa som smälter fast i asfalten. Innan plasten hinner kallna sprayas ytan med glaspärlor för ökad reflektion. Markeringen ”målas” på vägbanan genom att robotarmen styr extruden över vägbanan enligt förprogrammerade mönster. Noggrannhet är 5 – 10 mm. Systemet är utrustat med ett visionsystem som hjälper operatören att placera de nya vägmarkeringarna rakt och rätt på vägbanan. Operatören väljer symboler och kontrollerar systemet med hjälp av en touch-skärm med ett grafiskt användargränssnitt.

Styrskåp

Styrskåpet innehåller all teknik för att styra roboten som t. ex. servoförstärkare, systemdator och säkerhetskretsar. Servoförstärkarna är säkerhetsklassade och har dubbla mikroprocessorer för att erhålla redundans.

Tekniska utmaningar

  • Att uppnå tillräckligt bra precision och stabilitet med en 6 meter lång robotarm monterad på en relativt instabil plattform så som en lastbil.
  • Att klara det stora kraftbehovet för de elektriska servomotorerna från lastbilen ordinarie 24-voltssystem.
  • Utveckla en bra arbetsprocess för operatören och ett intuitiv och lättanvänt användargränssnitt.
  • Hantera alla säkerhetsaspekter.

Fakta ruta

  • IM har gjort den inledande tekniska förstudien.
  • IM har byggt experimentmodell och genomfört experiment i full skala för att verifiera tekniklösning
  • IM har tagit fram kravbilden och hela systemlösningen.
  • IM har drivit hela utvecklingsprojektet med att ta fram mjukvara, hårdvara och mekanik till en färdig produkt.
  • IM har byggt den första produkten för kommersiell användning.

Användargränssnitt

För att snabbt och korrekt kunna placera en vägmarkering på vägbanan används augmented reality. En kamera ger en bild av vägbanan på skärmen där markeringen skall placeras. Operatören väljer sedan från ett symbolbibliotek den markering som roboten skall måla. Vald symbol visas i kamerabilden som en animation och operatören kan placera den animerade markeringen på rätt plats på vägbanan. Olika grafiska hjälpmedel i bilden underlättar arbetet.