Vägskyltrobot

INTELLIGENT MACHINES

Vägskyltsrobot

I Sverige omkommer i snitt en vägarbetare vart annat år i olyckor relaterade till att sätta ut och ta in vägskyltar i samband med vägarbeten. I ett projekt sponsrat av Trafikverket fick Intelligent Machines i uppdrag av företaget Street Smart Equipment AB att undersöka de tekniska möjligheterna att automatiskt sätta ut och ta in vägskyltar. Syftet var att hitta lösningar som ökar säkerheten för vägarbetare. I ett första steg gjordes en förstudie för att identifiera ett antal olika lösningar. Dessa lösningar analyserades sedan med avseende på olika kriterier så som kostnad, effektivitet, robusthet och svårighet att realisera. Baserat på analysen valdes ett lösningsförslag för att gå vidare och bygga en experimentprototyp som kunde demonstrera förmågan hos tekniken. Experimentprototypen demonstrerades för Trafikverket och entreprenörer inom vägunderhåll som alla visade ett stort intresse för tekniken. Inget beslut har ännu tagits för att gå vidare med att bygga en riktig prototyp som kan testas i fältprov.

 

Beskrivning av tekniken

Experimentprototypen består av en egenutvecklad robotarm monterad på ett lastbilsflak. Armen är inte hydrauliskt utan drivs av 4 stycken servomotorer för att få bästa möjliga kontroll över rörelserna. Styrsystem inkluderar ett visionsystem med flera kameror och en laserskanner. Styrsystemet styr armen så att den automatiskt och säkert kan placera ut och ta in vägskyltar. På lastbilsflaket har ett lämpligt sortiment av skyltar lastats inför utsättningsuppgiften. Robotsystemet kontrolleras av operatören som också är lastbilens förare. Användargränssnittet består av en trådlös och ruggad touch-skärm med ett grafiskt gränssnitt. På skärmen visas all nödvändig information inklusive bilderna från de två kamerorna. I experimentprototypen är processen av själva gripandet av skyltarna manuell, övriga rörelser sker automatiskt. Det finns dock inget tekniskt hinder för att även automatisera gripandet av skyltarna. För att kunna greppa vägskyltarna oberoende deras lutning utrustades roboten med en specialutvecklad gripanordning. Experimentprototypen är också utrustad med ett omfattande säkerhetssystem för att förhindra personskador. Styrsystemet och drivningen av servomotorerna har redundanta system för både hårdvara och mjukvara.

Greppanordning

En av svårigheterna att lösa var hur man automatiskt skulle kunna greppa skyltarna även om de står snett och lutar kraftigt. Av säkerhetsskäl är det också viktigt att skyltarna alltid greppas på ett helt säkert sätt. Det får inte finnas något mellanläge där skylten kan lossna. Problemet löstes genom att en speciell greppanordning utvecklades vilken greppar ett greppdon som skyltarna utrustats med. Anordningen är mekaniskt fail safe.

Tekniska utmaningar

  • Att klara de säkerhetskritiska aspekterna med automatiska lyftanordningar.
  • Stabiliteten i rörelsen av robotarmen. Speciellt vid olika belastningsfall (med och utan skylt).
  • Hur vägskyltarna skall greppas på ett robust och säkert sätt.
  • Hur robotarmen skall styras automatiskt så att vägskylten kan greppas på ett robust vis.

Fakta ruta

  • IM har gjort en förstudie som kartlägger olika tänkbara tekniker och koncept.
  • IM har gjort en kravspecifikation och en systemlösning.
  • IM har utvecklat mjukvara, hårdvara och mekanik för en experimentprototyp.
  • IM har byggt en experimentprtotyp och genomfört experiment i full skala som verifierar de valda tekniklösningarna.

Säkerhet

Säkerheten är alltid ett problem vid användning av autonoma system. För att förhindra olyckor övervakas det område utanför lastbilen där skylten skall ställas ned eller hämtas upp så att inga personer eller objekt finns där. Detta görs med kameror som operatören kan se bilder från på sin terminal. Dessutom är en laserskanner monterad på lastbilen som automatiskt detekterar alla föremål, personer eller djur som kan finnas inom området och då stoppar robotens rörelser automatiskt.