# Kohti älykkäästi ohjautuvaa kaivinkonetta: kinematiikan rooli AI-MaSi-hankkeessa - Savonia-AMK

> AI-MaSi-hankkeen pienoismallikaivurissa tarvitaan kinematiikkaa, sillä sen avulla kaivuri pystyy mm. väistämään estettä.

## Hankkeen tavoitteet
AI-MaSi-hankkeessa pyritään kehittämään tekoälyn sekä koneoppimisen avulla itsestään ohjautuvaa kaivinkonetta. Euroopan unionin osarahoittama hanke keskittyy erityisesti hydraulisten työkoneiden älykkään ohjaamisen kehittämiseen. Projekti etenee kolmessa vaiheessa: simulaatiossa, pienoismallikaivinkoneella ja lopuksi Komatsu PC33E -sähkökaivinkoneella.

## Kinematiikkapohjainen ohjausjärjestelmä
Hankkeen keskiössä on kinematiikkapohjainen ohjausjärjestelmä, jonka avulla kaivinkonetta voidaan ohjata tavoitepisteiden avulla sekä digitaalisessa että fyysisessä ympäristössä.

*   **Toimintaperiaate:** Robotille annetaan tavoitepiste XYZ-koordinaatistossa. Laskuri määrittää kaivurin puomien vektorit siten, että kouran kärkipiste osuu tavoitepisteeseen.
*   **Esteiden väistäminen:** Kinematiikan ja polunlaskenta-algoritmin yhdistelmällä kaivinkone kykenee ohjaamaan kouran kahden pisteen välillä siten, että välissä oleva este väistetään.

## Simulaation ja fyysisen maailman erot
Vaikka kinematiikkalaskelmat toimivat simulaatiossa täydellisesti, fyysisessä pienoismallikaivurissa kohdataan haasteita, jotka johtuvat muun muassa:
*   Antureiden taustakohinasta.
*   Hydrauliikan epälineaarisuudesta.
*   Sähköohjattujen venttiilien viiveistä.
*   Hydrauliikan ristivaikutuksesta (nivelten ohjauksen muutos, kun useita niveliä ohjataan samanaikaisesti).

Hydrauliikan ristivaikutus on merkittävä tekijä, sillä pumpun tuottama öljyn virtaus jakautuu sylintereiden kesken epätasaisesti painovoiman, massan, geometrian ja sisäisten vastusten vuoksi.

## Kehitystyö ja tulevaisuuden näkymät
Hankkeessa hyödynnetään kerättyä dataa simulaation ja fyysisen kaivurin erojen kaventamiseen. Tavoitteena on luoda simulaatioon malli, joka matkii fyysisen kaivurin epätäydellisyyksiä, sekä pyrkiä kopioimaan simulaation "täydellistä" dataa fyysisellä laitteella.

Pienoismallilla saadut tulokset ja kokeilut ovat siirrettävissä oikean kokoluokan kaivinkoneeseen. Suunnitteilla on rakentaa 3D-malli, joka vastaa isomman kaivurin mittoja, mikä mahdollistaa ohjelmistojen turvallisen testaamisen ja ongelmien karsimisen ennen niiden viemistä järeään kalustoon.

***

**Kirjoittajat:**
*   Jonna Kokkonen, viestintäharjoittelija, Savonia-ammattikorkeakoulu
*   Eetu Miettinen, tutkimusinsinööri, Savonia-ammattikorkeakoulu