SOLUTION 02 / Robotics

A Yanmar facilita o trabalho com o Sistema de atracação automático e o Barco Robótico Automático para criar um futuro seguro e protegido

Centro de Pesquisa e Desenvolvimento
Ao automatizar a operação de acoplamento, que sempre foi estressante para os usuários, a Yanmar oferece um acoplamento seguro com uma faixa de erro limitada a apenas algumas dezenas de centímetros. Ao adicionar isso ao Barco Robótico de Auto-navegação, a Yanmar não só contribui para o negócio marítimo, mas também alivia a carga de trabalho para aqueles que trabalham na pesca e no negócio marítimo, levando a mão de obra alternativa e economia de mão de obra no mar.

ISSUE

Um novo desafio para reduzir a carga do usuário e criar uma sociedade onde as pessoas possam trabalhar com tranquilidade

Os negócios marítimos são um dos pontos fortes da Yanmar. Continuamos a apoiar os trabalhadores offshore com nossa variedade de produtos e serviços originados de uma nova perspectiva. A Yanmar foca na “atracagem” *, que requer habilidade e é um grande estresse para os navegadores. A Yanmar se empenhou no desenvolvimento de um "Sistema de Atracação automática" para uma ancoragem suave e segura e um "Barco Robótico Automático" que determina automaticamente a rota segura para controlar a navegação no mar. O desenvolvimento destes sistemas também será vantajoso não só para o setor marítimo, mas também para o mercado da pesca, onde o número de trabalhadores está diminuindo e a procura pela aquacultura está aumentando, incentivando o trabalho offshore e seus perigos inerentes. Desde 2017, a Yanmar vem desenvolvendo esses sistemas na tentativa de aliviar a carga de trabalhadores offshore e substituir ou diminuir esse tipo de trabalho.​ ​

Inicialmente, começamos a desenvolver essa tecnologia para os barcos monopropulsores e de borracha simples semelhantes aos vistos em automóveis. À medida que o projeto avançava, ficou claro que era preciso muitas horas de trabalho para desenvolver devido à dificuldade de controlar a docagem de um navio de uma hélice e de um leme. A razão, não é apenas sua vulnerabilidade em manter uma posição estável contra ventos e ondas, mas também sua falta de flexibilidade para aplicar força diretamente em um movimento lateral. Com o desejo de lançar um novo produto o mais rápido possível, mudamos para a aplicação de um navio de dupla hélice e dois lemes equipados com várias unidades de propulsão que demandaria menos horas de trabalho. Ao instalar um equipamento de distribuição de propulsão que pode mover o navio em qualquer direção e aplicando o sistema de posicionamento dinâmico que desenvolvemos em 2015, a Yanmar finalmente concluiu a tecnologia básica para o sistema de Atracação e Navegação Automática. *Aproximar o barco do píer, jangada ou costa no oceano.

SOLUTION

A Yanmar permanece empenhada em criar soluções e continuará assumindo o desafio de enriquecer a vida das pessoas e promover um futuro mais próspero.​ ​​ ​

A chave para a direção automática do navio é a capacidade de estimar sua própria posição para identificar a localização da embarcação. Embora ocorram desvios de alguns metros com GNSS incluindo GPS, nosso objetivo foi reduzir este erro com nosso Sistema de Atracação Automático. Durante o estágio inicial de desenvolvimento, adotamos a cinemática em tempo real (RKT), que também é usada nos robôs tratores da Yanmar que estão ativamente envolvidos no campo agrícola. Montamos uma estação base no porto e desenvolvemos o sistema que emite sinais de correção para melhorar a precisão. No entanto, ele só poderia ser usado em um porto específico onde a estação base foi montada e também havia um problema de segurança por não ter sensores para reconhecer seu ambiente circundante real. Por isso, o próximo passo foi equipar a nave com 3D-LIDAR, que é um sensor que reconhece o ambiente circundante, e focar no desenvolvimento de um sistema que estima sua própria posição com alta precisão medindo os objetos ao redor.

Como resultado, conseguimos manter o erro de estimativa de posição dentro de algumas dezenas de centímetros, mesmo sem uma estação base. Além disso, tornou-se possível direcionar automaticamente o barco usando o ambiente ao seu redor, apenas designando o local para atracar. Desde o início do desenvolvimento, fomos capazes de reduzir o tempo de atracação automático de quatro minutos para dois minutos. Durante a navegação offshore, um mapa aproximado de área ampla é criado com um radar para definir a rota de navegação. Ao navegar ao longo desta rota, o ambiente circundante é explorado em detalhes usando 3D-LIDAR, para que os obstáculos próximos possam ser detectados. Além disso, o 3D-LIDAR é usado para gerar mapas de alta resolução para navegação e encaixe em espaços estreitos. O sistema de encaixe automático seleciona uma rota segura com menos risco de colisão e opera automaticamente o processo desde a navegação até o encaixe. O resultado bem-sucedido foi alcançado com a determinação inabalável da equipe de desenvolvimento em criar um sistema em que os usuários possam navegar com segurança e atracar livremente a embarcação em sua posição, sem estresse.

3D-LIDAR do arco captura com precisão o ambiente circundante.

Mapa de área ampla foi criado offshore para definir a rota de navegação.

O mapa de alta resolução foi gerado para atracação em um pequeno porto.​ ​

RESULT & FUTURE

Aplicando a tecnologia em vários campos

Desenvolvimento por tentativa e erro. Não há outra maneira de verificar se o sistema funciona com segurança e sem problemas, exceto testando em um ambiente real. No entanto, selecionar um ambiente de teste é extremamente difícil devido à falta de campos de teste no Japão. Com a cooperação da Yanmar Marine, pudemos obter permissão da administração local, como cidade e prefeitura, bem como pesqueiros, incluindo residentes locais, para projetar e construir um simulador representando um porto real. Pudemos avaliar totalmente em um ambiente simulado por um mês e meio e testar em várias condições climáticas, como chuva, neve e ventos fortes.

Muitos problemas inesperados aconteceram até tentarmos com a embarcação real. Por exemplo, o aparecimento de boias e jangadas quando observadas por radar neste sistema foi diferente do que esperávamos. Também descobrimos o risco de prender a corda entre a boia e sua âncora mesmo que as boias pudessem ser evitadas, e também tomamos conhecimento de que essas posições são instáveis devido às mudanças nas condições climáticas. Ao incorporar informações ambientais no plano de rota, combinando vários sensores para melhorar a taxa de detecção e assim por diante, estabelecemos um sistema de navegação mais confiável e seguro. Para maior segurança, também estamos trabalhando em medidas contra condições climáticas severas. Em relação ao vento, tornou-se possível navegar com um erro de 50cm navegando a uma velocidade do vento de 7 m/s.

A Yanmar sempre visa estabelecer um sistema seguro e altamente preciso. No futuro, continuaremos com pesquisa e desenvolvimento para aplicar a tecnologia em vários campos.

Teste de atracação na marina Yanmar

Teste evasivo para boia e jangada

INTERVIEWEstabelecer uma tecnologia robótica sustentável para promover a prosperidade para as pessoas e para a natureza

Enquanto o sistema de atracação automático estava sendo desenvolvido, muitas empresas e agências governamentais perguntaram sobre o sistema. A Yanmar também é capaz de oferecer consistência desde a pesquisa básica de motores e casco até sistemas, desenvolvimento e produção de navios. O ponto forte da Yanmar é que podemos assumir a responsabilidade por toda a fabricação e lidar com a personalização com flexibilidade. Desta forma, a ampla introdução do uso de Barco Robótico de Navegação Automática e Sistema de Atracação Automático irá liberar os trabalhadores de ambientes agressivos na pesca e no comércio marítimo, proporcionando um trabalho mais seguro e tranquilo.​ ​

Naohito Hara, responsável pela tecnologia de controle, disse: “Este desenvolvimento de tecnologia está apenas começando. Atualmente, esses sistemas são eficazes apenas em condições limitadas, como dentro de um porto. Queremos fornecer a tecnologia às pessoas que trabalham no negócio da aquicultura ou envolvidas em várias operações no mar, para oferecer um ambiente de sistema mais prático. ” Tomoya Fukukawa, responsável pela pesquisa e desenvolvimento da tecnologia de robótica de navegação automática afirma: “Para oferecer segurança genuína, poderíamos abordar o aspecto psicológico e emocional do cliente ao buscar tecnologia”. Yuichiro Dake, responsável pela tecnologia de reconhecimento afirma “Gostaríamos de lançar uma tecnologia robótica que continue a ser prática, em vez de apenas ser lançada no mercado”. Desta forma, a Yanmar resolverá os problemas dos clientes e continuará a assumir o desafio de criar uma sociedade futura e enriquecer a vida das pessoas.

SOLUTION 02 Other Solution Technology

O Trator Robô que melhora a eficiência e a precisão, ao mesmo tempo que minimiza o esforço dos trabalhadores.​ ​

Fish counting system Reducing burdens on workers for sustainable fisheries.