Robot for automatisk utsetting og høsting av tare

Abstract

Det globale markedet for sukkertare er raskt voksende. For å møte markedets behov og samtidig holde produksjonskostnader nede, er det nødvendig å utvikle teknologi som automatiserer prosessen med å så og høste denne taren.

Et design for taredyrkningsanlegg kalt SPOKe er tidligere blitt foreslått. Dette designet er laget med tanke på å være skalerbart og å automatisere dyrkeprosessen. Dyrkningsanlegget består av en ringformet struktur hvor man kan feste tau som eiker på et sykkelhjul. På dette tauet er det sådd sukkertare. En robotmanipulator har som oppgave å spenne opp tauet og høste tau med ferdiggrodd tare. Denne roboten er løs fra ringstrukturen og kan løsnes og festes etter behov. På denne måten kan én robot så og høste tare fra flere dyrkningsanlegg.

I denne rapporten beskrives den ønskede oppførselen til denne roboten. Deretter utvikles et kontrollsystem som lager en kontinuerlig bane som roboten skal følge for å holde ønsket oppførsel. For at kontrolleren skal være i stand til å kontrollere bevegelsen til roboten spesifiseres det hvilke sensorer og pådragsorgan roboten skal ha.

For å teste kontrollsystemet og funksjonaliteten til designet, utvikles det en fysisk prototype av SPOKe konseptet. For å kunne lage en fysisk prototype var det nødvendig å ta noen designvalg for robotens utforming. Prototypen som ble utviklet består av en ringstruktur og en robot som styres av en datamaskin, og har motorer, sensorer og en trykkskjerm. Kontrollsystemet kan initialiseres, startes og stoppes fra trykkskjermen.

Prototypen som ble utviklet var fysisk i stand til å bevege seg på alle ønskede måter. Banene laget av kontrolleren var alle som ønsket. Grunnet tidsbegrensning ble kun én av de to posisjonssensorene testet. Det var derfor heller ikke mulig å teste om kontrolleren var i stand til å sørge for at roboten fulgte den ønskede banen.

On a global scale, the total market for kelp is growing rapidly. In order to meet the demand and keep cost of production down, there is a need for technology development and automation in the kelp cultivation and harvest process.

A concept for a modular cultivation plant designed to enable a high degree of automation named SPOKe has previously been proposed. This concept consists of a ring-shaped plant and a manipulator capable of both attaching kelp seeds to the plant and harvesting the full grown kelp. The manipulator in this concept can be attached or detached to the plant, enabling a single manipulator to operate several plants.

The work of this report includes describing the desired behaviour of the manipulator. Based on this desired behaviour, a control system is developed. This control system creates a continuous desired path for the manipulator. In order for the controller to be capable of operating the manipulator, the propulsion and sensory systems of the manipulator was specified.

A physical prototype of the SPOKe concept was developed in order to test the controller and the viability of the propulsion and sensory systems, as well as the viability of the concept in general. In order to create a physical prototype capable of performing the desired tasks, several specific design decisions had to be made. This prototype includes a computer, sensors and motors and a touch screen. The control system can be initialised, started and stopped by the user though a touch screen.

The prototype proved to be able to physically move the tool effortlessly in all desired positions, validating the plausibility of the design. The trajectories created by the controller are all as desired. Due to time constraints, only one of the two positional sensors was tested. The controllers ability to control the motor, and make the manipulator follow the trajectories could therefore not be tested.