SOLUTION 02 / Robotics

YANMAR通過自動對接系統和自動導航自動船減輕了工作量，創造了安全的未來

研究開發中心
通過自動化對用戶來說壓力極大的對接操作，YANMAR提供了安全的對接，其誤差範圍限制在幾十厘米以內。通過將其添加到自動導航機器人船上，YANMAR不僅為海洋業務做出了貢獻，而且減輕了從事漁業和海洋業務的人員的工作量，從而導致了替代性勞動力和海上勞動力的節省。

ISSUE

減輕用戶負擔並創建人們可以安心工作的社會的新挑戰

海上業務是YANMAR的優勢之一。我們將繼續以新的視角為離岸工人提供各種產品和服務。YANMAR專注於“停靠” *，這需要船舶導航技能，但對用戶而言卻是巨大的壓力。YANMAR已開發出“自動停靠系統”，用於平穩、安全的對接而無需任何麻煩的操作；“自動導航機器人船”可自動確定控制海上航行的安全路線。這些系統的開發將不僅對海上業務，而且對於漁業市場來說都是巨大的優勢，因為在漁業市場中，工人的數量正在減少，對水產養殖的需求正在擴大，此有利海上作業帶來的危險。自2017年以來，YANMAR一直在開發這些系統，同時考慮通過更換和減少離岸工作來減輕離岸勞動力的負擔。

最初我們開始為常用的單螺旋槳和單橡皮艇開發這項技術，類似於在汽車中看到的技術。隨著項目的進行，很明顯由於難以控制單螺旋槳和單舵船的對接，因此開發需要大量的工時。原因不僅在於其在風和浪中保持穩定位置的脆弱性，還在於它缺乏在橫向運動中直接施加力量的靈活性。為了盡快發布新產品，我們改用配備了多個推進裝置的雙螺旋槳與雙舵船，並決定合併開發的工時。通過安裝可以在任何方向移動船舶的推進分配設備並應用我們在2015年開發的動態定位系統，YANMAR終於完成了自動停靠和自動導航系統的基本技術。*將船駛向海洋的碼頭、浮臺或海岸。

SOLUTION

YANMAR將解決客戶問題，並繼續承擔創建未來社會和豐富人們生活的挑戰。

船舶自動轉向的關鍵是能夠估計自己的位置，以識別船隻的位置。儘管包括GPS在內的GNSS發生幾米的偏差，但我們的目標是通過我們的自動對接系統將誤差降低到幾十厘米之內。在開發的早期階段，我們採用了實時運動（RKT），它也被用於YANMAR公司積極涉足農業領域的機器人拖拉機。我們在港口一側建立了一個基站，並開發了輸出校正信號以提高準確性的系統。但是，它只能在設置了基站的特定端口上使用，並且還存在沒有傳感器識別其實際周圍環境的安全問題。因此下一步是為船隻配備3D-LIDAR，這是一種識別周圍環境的傳感器，並致力於開發一種通過以高精度測量周圍物體來估計其自身位置的系統。

結果即使沒有基站，我們也成功地將自我位置估計誤差保持在幾十厘米以內。而且，僅通過指定停靠的位置就可以使用其周圍環境自動引導船隻。自開發開始以來，我們能夠將自動對接所需的時間從四分鐘減少到更實際的兩分半鐘。在海上航行期間，將使用雷達創建一張粗略的廣域地圖，以設置導航路線。沿著這條路線航行時，使用3D-LIDAR詳細探索周圍的環境，以便可以檢測附近的障礙物。此外，3D-LIDAR用於生成高分辨率地圖，以便在狹窄的空間中導航和對接。自動停靠系統選擇一條安全的路線，減少碰撞風險，並自動執行從導航到停靠的過程。開發團隊以堅定不移的決心創建了一個系統，用戶可以安全地航行並自由地將船隻停靠在其位置，而沒有壓力，從而獲得了成功的結果。

船首的3D-LIDAR可以準確捕捉周圍的環境。

廣域地圖是在海上創建的，用於設置導航路線。

為小港口內部或對接生成了高分辨率地圖。

RESULT & FUTURE

技術在各個領域的應用

通過反複試驗進行開發。除了通過在真實環境中進行測試以外，沒有其他方法可以檢查系統是否安全流暢地工作。但是由於日本缺乏測試領域，因此選擇測試環境極為困難。在Yanmar Marina的合作下，我們獲得了縣市等地方行政當局以及包括當地居民在內的漁場許可，可以設計和建造一個模擬真實港口的模擬環境。在模擬環境下，我們能夠完整評估一個半月。我們能夠在一個模擬的環境中進行一個半月的全面評估，並在各種天氣條件（如雨、雪和強風）下進行測試。

除非我們用實際的船隻測試評估，否則將發生了許多意想不到的問題。例如在該系統中用雷達觀察時浮標和筏的外觀與我們預期的不同。我們還發現即使可以避免浮標，也可能會在浮標及其錨之間卡住繩索，並且我們還意識到由於天氣條件的變化，這些位置不穩定。通過將環境信息納入路線計劃，組合多個傳感器以提高檢測率等，我們建立了更可靠、更安全的導航系統。為了進一步提高安全性，我們還在努力應對惡劣天氣。關於風，以7 m / s的風速航行時，可以在50cm的誤差範圍內導航。

YANMAR始終致力於建立一個安全且高度準確的系統。將來我們將繼續進行研究和開發，以將該技術應用於各個領域。

YANMAR碼頭的對接測試

浮標和筏的躲避測試

INTERVIEW建立可持續的機器人技術以追求人與自然的繁榮

在開發自動對接系統時，許多公司和政府機構都在詢問該系統。YANMAR還能夠提供從發動機和船體的基礎研究到系統、船舶開發和生產的一致性。YANMAR的優勢在於我們可以承擔所有製造責任，並可以靈活地進行定制。通過這種方式，廣泛引入自動導航機器人船和自動對接系統的使用將使工人從漁業和海洋企業的惡劣環境中解放出來，從而使工作安全而省心。

控制技術負責人原直裕表示：“這項發展中的技術才剛剛開始。當前，這些系統僅在諸如港口內的有限條件下才有效。我們希望向從事水產養殖業務或從事海上各種作業的人員提供技術，以提供更實用的系統環境。” 負責自動導航機器人技術研究與開發的福川智哉說：“為了提供真正的安全性，我們在追求技術時可以接近客戶的心理和情感方面。” 負責識別技術的嵩裕一郎表示：“我們希望繼續推出實用的機器人技術，而不僅僅是將其投放市場。” 這樣YANMAR將解決客戶問題，並繼續承擔創建未來社會和豐富人們生活的挑戰。

SOLUTION 02 Other Solution Technology

機器人拖拉機可提高效率和精度，同時將工人的負擔降至最低。

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