Set-Based Development of an Autonomous Waste Collection System for Unmanned Surface Vessels
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3093291Utgivelsesdato
2023Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Den økende utfordringen med marint avfall utgjør en betydelig trussel mot økosystemer og klima. Hvert år havner millioner av tonn avfall I alle verdens hav og forårsaker skade i en grad vi ennå ikke vet konsekvensene av. Innovasjon innen teknologi gir en unik mulighet til å bekjempe dette problemet. Utviklingen av autonome ubemannede overflatefartøyer (USV) for avfalls håndtering er en foreslått løsning for å hjelpe til med å løse problemet. Dette arbeidet er motivert av å utnytte teknologi for bidra mot et renere, sunnere marint miljø og, til syvende og sist, en mer bærekraftig fremtid for planeten vår.
Denne oppgaven utforsker det spennende potensialet ved å håndtere marint avfall ved hjelp av USV-er, og fokuserer spesifikt på å utvikle et mekanisk system for en spesifikk USV. Dette unike systemet er designet for aktivt å finne, samle, transportere og deponere gjenstander som flyter i vannoverflaten. Prosjektet er en del av et pågående prosjekt av Clean Sea Solutions, tett knyttet til Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU). Studien ser på rasjonelle funksjons-, bruker- og ytelseskrav for å skape et optimalt design. Studien kombinerer eksisterende produktutviklingstilnærminger med innovative løsninger, som resulterer i et designforslag som er unikt, innovativt og mer effektivt enn lignende prosjekter. Set-Based Concurrent Engineering (SBCE) har blitt brukt som den primære produktutviklingsstrategien, som gjorde det mulig å utforske og begrense flere designalternativer samtidig, redusere designrisiko og ta velinformerte beslutninger. Denne forskningstilnærmingen kan potensielt være en inspirasjon for tilsvarende fysiske produktutviklingsprosjekter. Selv om prosjektet fortsatt er utsatt for noen teknologiske hull, belyser dette prosjektet en lovende vei for å bruke teknologi for å møte miljøutfordringer. Denne designen takler ikke bare fysisk avfall, men gir også rom for å oppdage andre mulige bruksområder. Det endelige designforslaget har bevist sin gyldighet ved å utføre testing under realistiske driftsforhold. Det kommer også frem at prosjektet har bidratt til å løfte Teknologimodenheten (TRL) flere steg gjennom denne utviklingen. The escalating challenge of marine waste presents a significant threat to our ecosystems and climate. Each year, millions of tons of waste, end up in our oceans, causing harm to an extent we do not yet know the consequences of. Innovations in technology provide a unique opportunity to combat this issue. The development of autonomous Unmanned Surface Vessels (USVs) for waste collection is a proposed solution to help address the problem. This work is motivated by a commitment to leveraging technology to the global efforts towards a cleaner, healthier marine environment and, ultimately, a more sustainable future for our planet.
This thesis explores the exciting potential of managing marine waste using USV's, focusing specifically on developing a mechanical system for a specific USV. This unique system is designed to actively find, collect, transport, and dispose of objects floating on the water's surface. The project is part of ongoing research by Clean Sea Solutions, linked closely with the Norwegian University of Science and Technology (NTNU). The study looks into rational function, user, and performance requirements to create an optimal design. The study combines existing product development approaches with innovative solutions, that result in a design proposal that is unique, innovative, and more efficient than similar projects. Set-Based Concurrent Engineering (SBCE) has been employed as the primary product development strategy, which allowed for exploring and narrowing down multiple design options concurrently, reducing design risks and making well-informed decisions. This research approach could potentially be an inspiration for corresponding physical product development projects. While the project still is prone to some technological gaps, this project illuminates a promising path for using technology to address environmental challenges. This design not only tackles physical waste but also leaves room for discovering other possible applications. The final design proposal has proven its validity by performing testing under realistic operating conditions. It also emerges that the project has contributed to lifting the Technology Readiness Level (TRL) several steps through this development.