Månprojekt kan bidra till utvecklingen av nya skogsmaskiner

I Japan utvecklas grävmaskiner som ska till månen och i Frankrike fjärrstyrs underhållsrobotar i en fusionsreaktor. Samtidigt, i Umeå, tränas en självkörande skogsmaskin i ett av Mistra Digital Forests projekt. Alla projekt använder samma simuleringsprogramvara och forskningen inom skogen kan dra nytta av de andra branschernas erfarenheter.

Simuleringsprogramvaran som används för att träna såväl människor som AI i komplexa uppgifter utvecklas av svenska Algoryx. Företaget är en avknoppning från Umeå Universitet och medgrundaren Martin Servin leder forskargruppen Digital fysik på Umeå universitet, med flera pågående projekt inom Mistra Digital Forest.

Martin Servin, Umeå universitet
Martin Servin, Umeå universitet
Fotograf: Johan Olsson

Tekniken har lett till många vitt skilda samarbeten, och erfarenheterna från dem kan ofta användas i andra projekt. Två ambitiösa satsningar som skogsnäringen särskilt kan dra nytta av pågår och har bäring på den forskning som drivs inom Mistra Digital Forest. Wallenbergsstiftelsernas forskningsprogram finansierar ett av dem inom autonoma system. Det fokuserar bland annat på styrning av robotarmar monterade på rörliga plattformar med hjuldrift. Ett annat är det europeiska forskningsprojektet I-AM som samlar bred expertis inom robotikforskning:

Kenneth Bodin, Algoryx
Kenneth Bodin, Algoryx
Bild: Algoryx

– Där tar vi itu med energiförlusterna som uppstår när dagens industrirobotar måste stanna upp i sin rörelse för att greppa ett föremål. Inbromsningen beror på att det saknas bra modeller för att gripa objekt i rörelse och med flera miljoner robotar blir den lilla pausen extremt kostsam, säger Kenneth Bodin, vd Algoryx, även han med bakgrund från Umeå universitet.

Martin Servin fortsätter:

– Projekten utvecklar modeller som precis som vi människor har en inbyggd förståelse för omgivningen. Samma idéer kan tillämpas på skogsmaskiner, när vi utforskar modeller som kan användas för beslutstöd, fjärrstyrning och på sikt autonoma maskiner inom skogsbruket.

Skogen och månen har många likheter

I ett projekt där den japanska staten och Komatsu utvecklar maskiner som ska utföra obemannade operationer på månen sker det inledande utvecklingsarbetet i Algoryx simulerade miljö. En utmaning är att efterlikna månens låga gravitation och i hög grad okända mark. Utvecklarna behöver också förstå hur maskinerna reagerar på dessa främmande förhållanden.

– Skogsbruket har liknande utmaningar. Skogsterrängen är variationsrik och i många avseenden okänd – det kräver smarta automationslösningar och gränssnitt för fjärrstyrning. Utvecklingen av förarlösa maskiner är också ett tillfälle att göra omtag kring designen. Hur utformas en maskin när vi inte behöver ta hänsyn till att en förare ska sitta i den? Vi kan dra nytta av månprojektet i forskningen inom skogen, säger Martin.

Så hur kan det se ut?

Exempelscen för generering av syntetiskt träningsdata genom naturtrogen fysiksimulering och virtuell kamera. Med simulator är det enkelt att skapa variationsrikt träningsdata genom att modifiera scenen, till exempel vegetation, ljusförhållanden, stockarnas och kamerans position. Simulering: Algroryx Simulations

Digital fysik i Mistra Digital Forest

Forskargruppen Digital fysik på Umeå universitet fokuserar på den vetenskap som gör det möjligt att skapa virtuella världar med realistisk fysik. När detta kombineras med djup maskininlärning (AI) kan robotiserade och smarta maskiner som gräver, lastar, och transporterar i svår terräng utvecklas. Inom Mistra Digital Forest används laserskannade terränger och fysikbaserade simuleringsmodeller för att utveckla helt och delvis autonoma skogsmaskiner. Bild: Algoryx Simulations

Algoryx

Algoryx förser industri och forskningsmiljöer världen över med simuleringslösningar. Deras programvara skapar en virtuell motsvarighet av fysiken och geometrin hos maskiner och deras omgivning och levandegör dom i form av en simulator. Algoryx kundkrets omfattar några av världens främsta tillverkare av autonom byggutrustning. Framstående företag som MDA och Canadian Space Agency använder programvaran för utvecklingen av robotarmar för Artemis-missionen och Lunar Gateway. ABB integrerar teknologin i världens mest använda robotprogramvara, ABB Robot Studio. Simuleringar från Algoryx möjliggör också skapandet av undervattensrobotar i Nederländerna, autonoma hamnkranar i Tyskland och självgående gruvmaskiner i Sverige. Bild: Algoryx Simulations