SOLUTION 02 / Robotics

Yanmar allège la charge de travail avec le système d'amarrage automatique et le bateau robotique à navigation automatique pour créer un avenir sûr et sécurisé

Centre de Recherche & Développement
En automatisant l'opération d'amarrage qui a toujours été stressante pour les utilisateurs, Yanmar propose un amarrage sûr avec une plage d'erreur limitée à quelques dizaines de centimètres seulement. En ajoutant cela au bateau robotique à navigation automatique, Yanmar contribue non seulement aux activités maritimes, mais allège également la charge de travail des personnes travaillant dans les secteurs de la pêche et de la marine, ce qui permet de réaliser d'autres économies de main-d'œuvre et de main-d'œuvre en mer.

ISSUE

Un nouveau défi pour réduire le fardeau de l'utilisateur et créer une société où les gens peuvent travailler l'esprit tranquille

L'activité maritime est l'une des forces Yanmar Nous continuons à soutenir les travailleurs offshore avec une variété de nos produits et services nés d'une nouvelle perspective. Yanmar se concentre sur le « docking »* qui nécessite des compétences en navigation de navire mais constitue un énorme stress pour les utilisateurs. Yanmar a entrepris le développement d'un "système d'amarrage automatique" pour un amarrage en douceur et en toute sécurité sans aucune opération gênante, et d'un "bateau robotique à navigation automatique" qui détermine automatiquement une route sûre pour contrôler la navigation en mer. Le développement de ces systèmes sera un grand avantage non seulement pour le secteur maritime, mais aussi pour le marché de la pêche où la population de travailleurs diminue et la demande d'aquaculture augmente, profitant aux dangers liés aux opérations offshore. Depuis 2017, Yanmar développe ces systèmes tout en envisageant d'alléger le fardeau des travailleurs offshore en remplaçant et en réduisant le travail offshore.

Initialement, nous avons commencé à développer cette technologie pour les bateaux à hélice unique et à caoutchouc unique couramment utilisés, similaires à ceux que l'on trouve dans les automobiles. Au fur et à mesure que le projet avançait, il était clair qu'une quantité énorme d'heures de travail était nécessaire pour le développement en raison de la difficulté de contrôler l'amarrage d'un navire à hélice unique et à gouvernail unique. La raison, étant non seulement sa vulnérabilité à garder une position stable contre les vents et les vagues, mais aussi son manque de flexibilité pour appliquer directement la force dans un mouvement latéral. Avec le désir de sortir un nouveau produit le plus rapidement possible, nous sommes passés à l'application d'un navire à double hélice et à double gouvernail équipé de plusieurs unités de propulsion et avons décidé de consolider les heures de travail pour le développement. En installant un équipement de distribution de propulsion qui peut déplacer le navire dans n'importe quelle direction et en appliquant le système de positionnement dynamique que nous avons développé en 2015, Yanmar finalement complété la technologie de base pour le système d'auto-amarrage et d'auto-navigation. * Pour approcher le bateau de la jetée, du radeau ou du rivage sur l'océan.

SOLUTION

Yanmar résoudra les problèmes des clients et continuera à relever le défi de créer une société future et d'enrichir la vie des gens.

La clé de la direction automatique du navire est la capacité d'estimer sa propre position pour identifier l'emplacement du navire. Bien que des écarts de plusieurs mètres se produisent avec le GNSS, y compris le GPS, nous avons cherché à réduire l'erreur à quelques dizaines de centimètres avec notre système d'amarrage automatique. Au début du développement, nous avons adopté la cinématique en temps réel (RKT), qui est également utilisée dans Yanmar activement impliqués dans le domaine agricole. Nous avons installé une station de base du côté du port et développé le système qui émet des signaux de correction pour améliorer la précision. Cependant, il ne pouvait être utilisé que sur un port spécifique où la station de base était configurée, et il y avait également un problème de sécurité de ne pas avoir de capteurs pour reconnaître son environnement environnant réel. Pour cette raison, l'étape suivante consistait à équiper le navire de 3D-LIDAR, un capteur qui reconnaît l'environnement environnant, et à se concentrer sur le développement d'un système qui estime sa propre position avec une grande précision en mesurant les objets environnants.

En conséquence, nous avons réussi à maintenir l'erreur d'estimation d'auto-position à quelques dizaines de centimètres même sans station de base. De plus, il est devenu possible de diriger automatiquement le bateau en utilisant son environnement environnant simplement en désignant l'emplacement d'accostage. Depuis le début du développement, nous avons pu réduire le temps nécessaire à l'auto-amarrage de quatre minutes à deux minutes et demie plus pratiques. Au cours de la navigation au large, une carte de zone étendue approximative est créée avec un radar pour définir l'itinéraire de navigation. Tout en naviguant le long de cette route, l'environnement environnant est exploré en détail à l'aide de 3D-LIDAR, afin que les obstacles à proximité puissent être détectés. De plus, 3D-LIDAR est utilisé pour générer une carte haute résolution pour la navigation et l'amarrage dans un espace étroit. Le système d'amarrage automatique sélectionne un itinéraire sûr avec moins de risque de collision et exécute automatiquement le processus de la navigation à l'amarrage. Le résultat positif a été obtenu grâce à la détermination inébranlable de l'équipe de développement à créer un système permettant aux utilisateurs de naviguer en toute sécurité et d'amarrer librement le navire dans sa position sans stress.

3D-LIDAR de l'arc capture avec précision l'environnement environnant.

Une carte étendue a été créée au large pour définir l'itinéraire de navigation.

Une carte haute résolution a été générée pour l'intérieur d'un petit port ou pour l'amarrage.

RESULT & FUTURE

Application de la technologie dans divers domaines

Développement par essais et erreurs. Il n'y a pas d'autre moyen de vérifier si le système fonctionne en toute sécurité et en douceur, sauf en testant dans un environnement réel. Cependant, la sélection d'un environnement de test est extrêmement difficile en raison du manque de champs de test au Japon. Avec la coopération de Yanmar Marina, nous avons pu obtenir l'autorisation de l'administration locale telle que la ville et la préfecture ainsi que les pêcheries, y compris les résidents locaux, pour concevoir et construire un environnement fictif représentant un port réel. Nous avons pu évaluer pleinement dans un environnement fictif pendant un mois et demi. Nous avons pu évaluer pleinement dans un environnement fictif pendant un mois et demi et tester dans diverses conditions météorologiques telles que la pluie, la neige et les vents forts.

De nombreux problèmes inattendus se sont produits à moins que nous ne testions une telle évaluation avec un navire réel. Par exemple, l'apparence des bouées et des radeaux observés par radar dans ce système était différente de ce à quoi nous nous attendions. Nous avons également découvert le risque d'accrocher la corde entre la bouée et son ancre même si les bouées pouvaient être évitées, et nous avons également pris conscience que ces positions sont instables en raison des changements de conditions météorologiques. En incorporant des informations environnementales dans le plan d'itinéraire, en combinant plusieurs capteurs pour améliorer le taux de détection, etc., nous avons établi un système de navigation plus fiable et plus sûr. Pour plus de sécurité, nous travaillons également sur des mesures contre les intempéries. Concernant le vent, il est devenu possible de naviguer avec une erreur de 50 cm en naviguant à une vitesse du vent de 7 m/s.

Yanmar vise toujours à établir un système sûr et très précis. À l'avenir, nous poursuivrons la recherche et le développement pour appliquer la technologie à divers domaines.

Test d'amarrage à la marina de Yanmar

Essais d'évitement pour bouée et radeau

INTERVIEWÉtablir une technologie robotique durable pour rechercher la prospérité pour les gens et la nature

Alors que le système d'accueil automatique était en cours de développement, de nombreuses entreprises et agences gouvernementales ont posé des questions sur le système. Yanmar est également capable d'offrir une cohérence de la recherche fondamentale des moteurs et de la coque aux systèmes, au développement et à la production de navires. Yanmar est que nous pouvons prendre la responsabilité de toute la fabrication et gérer la personnalisation avec flexibilité. De cette façon, l'introduction généralisée de l'utilisation du bateau robotisé à navigation automatique et du système d'amarrage automatique libérera les travailleurs des environnements difficiles dans les entreprises de pêche et de navigation, ce qui permettra de travailler en toute sécurité et tranquillité d'esprit.

Naohito Hara, responsable de la technologie de contrôle, a déclaré : « Cette technologie en développement ne fait que commencer. Actuellement, ces systèmes ne sont efficaces que dans des conditions limitées comme à l'intérieur d'un port. Nous voulons fournir la technologie aux personnes qui travaillent dans le secteur de l'aquaculture ou impliquées dans diverses opérations en mer, afin d'offrir un environnement système plus pratique. Tomoya Fukukawa, en charge de la recherche et du développement de la technologie robotique d'auto-navigation déclare : « Pour offrir une véritable sécurité, nous pourrions aborder l'aspect psychologique et émotionnel du client lors de la poursuite de la technologie. Yuichiro Dake, en charge de la technologie de reconnaissance, déclare : « Nous aimerions lancer une technologie robotique qui continuera d'être pratique plutôt que de simplement être lancée sur le marché. » De cette façon, Yanmar résoudra les problèmes des clients et continuera à relever le défi de créer une société future et d'enrichir la vie des gens.