|
SIKO 的測量和傳感器解決方案不僅廣泛用于成熟的工業(yè)應用，而且 SIKO GmbH 目前還在為一個(gè)農業(yè)研發(fā)項目提供支持，該項目使用兩個(gè)用于移動(dòng)機器的旋轉編碼器。 “AurOrA” (Autonomer Obstplantagenhelfer Altes Land) 是一種小型自動(dòng)駕駛車(chē)輛，將來(lái)可在果園中自動(dòng)行駛，檢測并拾取裝滿(mǎn)的水果箱，并將它們送到指定的卸貨點(diǎn)。該機器人可減輕收割工人的負擔，讓他們能夠專(zhuān)注于更難的任務(wù)。通過(guò)技術(shù)和自動(dòng)化可以越來(lái)越多地避免單調、疲勞的活動(dòng)；這可顯著(zhù)減輕果園主的工作。 該項目的想法來(lái)源于實(shí)踐經(jīng)驗：來(lái)自漢堡西南 Altes Land 的果園主 Johann Schröder 曾向 Buxtehude 的 hochschule 21 尋求支持，想要開(kāi)發(fā)這種自動(dòng)駕駛汽車(chē)。他們與來(lái)自 Jork 的農業(yè)機械制造商 PWH 一起于2020 年 2 月啟動(dòng)了該項目。果園主對技術(shù)支持的需求很強烈，因此該項目在中期就可以提供適銷(xiāo)對路的經(jīng)濟產(chǎn)品。而該項目的實(shí)際目標是在 2023 年 1 月之前先推出功能原型機，以證明技術(shù)可行性。該項目由聯(lián)邦經(jīng)濟部的 ZIM 資助計劃提供資助。 第二個(gè)里程碑：機器人自動(dòng)運行在達到下面的第二個(gè)里程碑后，該項目目前處于最后三分之一的規劃中：機器人已經(jīng)可以在種植園中高度自動(dòng)運行。目前仍在進(jìn)行防撞和地面檢測方面的研究工作，例如在泥濘的地面上避免車(chē)輪打滑以及避免車(chē)輛陷入土地中或漂移進(jìn)溝渠中。第三個(gè)里程碑則是實(shí)際拾取和運輸箱子。 這樣的研發(fā)項目總是蘊含著(zhù)特殊的挑戰，從開(kāi)始的在各個(gè)水果種植公司之間進(jìn)行利益協(xié)調（這些公司的收獲流程通常有著(zhù)很大差異），到基礎設施方面的問(wèn)題，例如使用穩定的無(wú)線(xiàn)電標準，以便機器人可以接收 GPS 數據以及與操作員進(jìn)行通信，再到日常戶(hù)外使用中的實(shí)際困難（天氣、雨雪、日照、土地情況）。 SIKO 為面向未來(lái)的項目提供支持對于自動(dòng)運行的車(chē)輛而言，可以在車(chē)輛上承擔各種測量任務(wù)的傳感器是必不可少的。在轉向角檢測和拾箱器的位置檢測方面，測量和傳感器專(zhuān)家 SIKO 應要求提供了大力支持。憑借在移動(dòng)機器和農業(yè)機械技術(shù)方面的多年經(jīng)驗，SIKO 公司能夠將其專(zhuān)業(yè)知識引入到規劃階段，并最終提供了支持這些重要功能的兩種合適的旋轉編碼器類(lèi)型。hochschule 21 的研究員 Alexander Kammann 對 SIKO 專(zhuān)家的貢獻贊譽(yù)有加：“我們對 SIKO 推動(dòng)面向未來(lái)的項目的意愿以及他們在其中提供的咨詢(xún)貢獻感到非常驚喜。起初，我們完全不清楚我們對傳感器的實(shí)際要求。這是大家一起研究和確定下來(lái)的�！� 適用于惡劣環(huán)境條件的堅固旋轉編碼器 首先，可用的傳感器必須非常堅固，并且對惡劣的戶(hù)外條件（泥土、灰塵、雨水、強烈的陽(yáng)光、不平坦的地面）不敏感。SIKO 的 PURE.MOBILE 傳感器模塊組件特別適用于惡劣環(huán)境條件下的移動(dòng)機器。車(chē)輛后部安裝有雙輪，其可以旋轉并由此進(jìn)行轉向。轉向角由 WV5800M 磁性旋轉編碼器進(jìn)行記錄、處理并發(fā)送至控制器。這是一種多圈旋轉編碼器，其也可用于以絕對值形式記錄多圈。如果電壓中斷，例如由于電池沒(méi)電了，則之前設置的轉向角始終仍然可用。如果沒(méi)有絕對值編碼器，當車(chē)輛再次啟動(dòng)時(shí)，轉向角將被錯誤地定義為零度角。磁性測量原理可滿(mǎn)足堅固性和不敏感性方面的要求。旋轉編碼器的高精度和可靠性也令項目團隊心悅誠服，車(chē)輛由此始終可以很好地調整轉向角，從而能夠執行其定義的路徑 - 不會(huì )出現故障和過(guò)大偏差。為了進(jìn)一步提高這方面的安全性，以及與種植園工作人員互動(dòng)的安全性，用于未來(lái)車(chē)輛的安全版本的旋轉編碼器 WV58MR 具有冗余位置檢測功能，能可靠地防止故障。在研發(fā)階段，最初的重點(diǎn)是技術(shù)可行性，因此沒(méi)有安全標準的旋轉編碼器就已經(jīng)足夠。SIKO 型號的優(yōu)勢：兩個(gè)旋轉編碼器的結構相同，因此在更換它們時(shí)無(wú)需對應用進(jìn)行機械調整。轉向角檢測還需要一個(gè) CANopen 接口，以便能夠使用盡可能多的標準化電子元件，這些電子元件可以快速更換并集成到總線(xiàn)系統中。 “鰭肢”位置傳感器 第二個(gè) SIKO 旋轉編碼器 AH25S 更小、更緊湊，但同樣堅固耐用。這是一個(gè)單圈旋轉編碼器，用于監控拾箱器（即所謂的鰭肢）的位置。每個(gè)鰭肢分別在四個(gè)點(diǎn)拾起裝滿(mǎn)的水果箱。當機器人駛過(guò)箱子，并且箱子接觸到彈簧加載式拾取器時(shí)，鰭肢向一側旋轉，然后再次自動(dòng)折疊，從而在箱子的四個(gè)角下方進(jìn)行拾取。為了能夠安全地運輸箱子，必須知道鰭肢的相應位置：是真的轉回了還是被卡住了？所有四個(gè)鰭肢是否都位于箱子下方以確保進(jìn)行拾��？此處的安裝空間非常有限，因此需要一個(gè)微型旋轉編碼器，且無(wú)需專(zhuān)用支架即可在現場(chǎng)直接使用。 這里使用一個(gè)模擬傳感器就足夠了，因為這些數據信息不如轉向角傳感器的數據信息那么重要。 真正增值的收割助手在這種研發(fā)項目中，眾多細節必須環(huán)環(huán)相扣，密切配合，以便將一個(gè)模糊的想法轉化為技術(shù)上完美無(wú)缺的產(chǎn)品，將來(lái)在眾多果園中使用時(shí)具有平衡的成本效益比。為了能夠為公司提供真正的附加值，“AurOrA”也設計為可用于其他維護工作，例如進(jìn)行覆蓋和收割或支持新樹(shù)的種植。幾乎全年都可以高效使用，而不是僅限于收獲季節。 圖片： 
圖 0) 自動(dòng)行駛的智能收割助手“AurOra”。圖：©hochschule 21
圖 1) 收割助手“AurOrA“可在蘋(píng)果園中自動(dòng)行駛并檢測水果箱，將其拾取并運送到指定的卸貨點(diǎn)。 圖：©hochschule 21
圖 2) 和 3) 轉向裝置的重要細節：多圈旋轉編碼器 WV5800M 可記錄轉向角，以便車(chē)輛可以安全地執行其定義的路徑。圖：©hochschule 21
圖 4) 和 5) 拾箱器（即所謂的鰭肢）的位置通過(guò)堅固的微型旋轉編碼器 AH25S 確定（旋轉編碼器位于結構 的頂端）。圖：©hochschule 21
圖 6) 文中所述的 AH25S、WV5800M 和 WV58MR 編碼器。圖：©SIKO GmbH
圖 7) Alexander Kammann M. Sc.，hochschule 21 研究員。圖：©hochschule 21 聯(lián)系方式： SIKO GmbH 電話(huà) +49 7661 394-0 傳真：+49 7661 394-388 info@siko.de www.siko-global.com |
