Projekt ‘Heterogeni autonomni robotski sustav u vinogradarstvu i marikulturi – HEKTOR’ financiran je sredstvima iz Europskog fonda za regionalni razvoj (EFRR), a koordinira ga Laboratorij za robotiku i inteligentne sustave upravljanja (LARICS) & Laboratorij za podvodne sustave i tehnologije (LABUST) Fakulteta elektrotehnike i računarstva (UNIZG-FER).
Trajanje: 13/3/2020-31/3/2023
Vrijednost projekta: 5.794.060,14 HRK
Izvor financiranja: ESI Europski fond za regionalni razvoj
Koordinator: Sveučilište u Zagrebu Fakultet elektrotehnike i računarstva
Partneri: Sveučilište u Dubrovniku – Institut za more i priobalje, Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet
INDUSTRIJSKO ISTRAŽIVANJE
Detaljno će se analizirati postojeće procedure u obradi i njegovanju vinograda te postupci koji se primjenjuju u kaveznom uzgoju ribe kako bi se izolirale one procedure i oni postupci koji se mogu poboljšati uvođenjem heterogenog autonomnog robotskog sustava. Upravo će se na tako izoliranim postupcima i procedurama zasnivati inovacijska rješenja kojima će se nadomjestiti ljudski rad u teškim uvjetima (velike strmine, velike površine nasada, dugotrajno ronjenje na većim dubinama, nepovoljni vremenski uvjeti, i sl.). Nakon toga će se nadograditi/prilagoditi postojeće i novonabavljene robotske platforme kao sastavni dio složenog robotskog sustava te će se pripremiti programski moduli za percepciju i planiranje putanja i trajektorija (inovacijska rješenja očekuju se i u području robotske manipulacije). Konačno, izrađeni prototipovi robotskih platformi ispitat će se u laboratorijskom okruženju. Nakon što se u laboratorijskim uvjetima potvrdi funkcionalnost pojedinih platformi, krenut će se s laboratorijskim ispitivanjem cijelog sustava – provjera komunikacijskih sustava i koordiniranog djelovanja platformi (inovacijska rješenja očekuju se i u području koordiniranog i kooperativnog upravljanja robotskim platformama).
EKSPERIMENTALNI RAZVOJ
Druga faza projekta odvijat će se kroz demonstracijske aktivnosti u okruženju koje odražava operativne uvjete iz stvarnog života (vinogradi na Pelješcu i Korčuli i kavezi za uzgoj ribe u okolici Zadra), kako je opisano u Elementu projekta 4: Demonstracijski scenariji. Nakon svakog provedenog terenskog testiranja analizirat će se ostvareni rezultati i napravit će se potrebne modifikacije elemenata sustava te će se ponovo obaviti testiranje u operativnim uvjetima. Ovaj iterativni postupak ponovit će se u nekoliko koraka čime će se na minimalnu mjeru svesti moguće pogreške u projektiranju sustava.
Bespilotna letjelica opremljena je sa RTK-GPS sustavom za navođenje, RGB i termalnom kamerom, LIDAR-om, senzorom sile te ugradbenim računalom za obradu podataka sa senzora u stvarnom vremenu i njihovu pohranu. Bespilotna letjelica ima osigurano duže vrijeme leta te mogućnost autonomnog polijetanja i slijetanja na neravan teren ili na autonomno površinsko plovilo.
Namjena bespilotne letjelice:
• nadzor vinograda i ribogojilišta iz zraka
• mapiranje terena
• prikupljanje podataka za generiranje oblaka točaka u istraživanom području
• snimanje podataka sa senzora i njihovo slanje mobilnim roboima na zemlji i u moru
• leteća platforma za robotski manipulator
Specifikacije bespilotne letjelice:
• dimenzije (širina x duljina x visina) 800mm x 800mm x 500mm
• težina s baterijama 8kg
• konstrukcija od karbonskih vlakana
• 4 električna motora bez četkica sa propelerima od 22 inča
• brzina u horizontalnoj ravnini do 10 m/s te vertikalna brzina do 5 m/s
• vrijeme leta do 40 min
• Pixhawk autopilot
• Intel-NUC ugradbeno računalo
• RGB kamera, termalna kamera, LIDAR, senzor sile
Autonomna površinska platforma (ASV) je preaktuirana sa 4 potisnika koji formiraju “X” konfiguraciju. Ovakva konfiguracija omogućava simetrično gibanje u horizontalnoj ravnini pri bilo kojoj orijentaciji. Platforma je primarno bila razvijena za dinamičko pozicioniranje i praćenje ronioca, ali je oblast njene primjene proširena na mnoge autonomne zadatke.
Primjene ASV-a:
Specifikacije vozila:
Senzori i oprema:
Softverska arhitektura:
Autonomna ronilica BUDDY potpuno je aktuirana u horizontalnoj ravnini te može neovisno upravljati poniranjem i kutem nagiba. Vozilo je opremljeno širokim spektrom senzora neophodnih za postizanje zamišljenih funkcionalnosti u podmorju. BUDDY je dug 1.27m, širok 0.7m, visok 0.7m, i teži 70kg. Osnovna oprema uključuje:
Osim toga, vozilo je opremljeno i akustičkim senzorima, te mono i stereo kamerama. Interakcija s roniocem je omogućena podvodnm tabletom koji se nalazi na prednjem dijelu vozila, a koji prikazuje poruke i upozorava ronioca kada je to potrebno. BUDDY je također opremljen i višezračnim sonarom ARIS koji je okrenut prema naprijed i koristi se za interpretaciju okruženja i/ili određivanje pozicije ronioca kada je u blizini vozila.
Laboratorij za robotiku i inteligentne sustave upravljanja – LARICS istraživački je laboratorij Sveučilišta u Zagrebu Fakulteta elektrotehnike i računarstva na Zavodu za automatiku i računalno inženjerstvo. LARICS istraživanje usmjereno je na automatiku, robotiku i inteligenciju u području bespilotnih letjelica, mobilnih robota i robota hodača, manipulacije, skladištenja, kao i kolektivnih i automobilskih sustava. Misija LARICS-a je razvijati bliske veze i surađivati s vodećim partnerima iz akademije i industrije, pobrinuti se da se vlastita rješenja („know-how“) odobre u inženjerskoj praksi koja zadovoljavaju potrebe industrije, aktivno sudjelovati u lokalnim i međunarodnim tehničkim događajima te interdisciplinarnim i multidisciplinarnim projektima gdje robotika i automatika mogu pomoći u postizanju ciljeva istraživanja.
LARICS će u okviru projekta provoditi aktivnosti koje uključuju definiranje specifikacija heteronomnog autonomnog robotskog sustava, ispitivanje funkcioniranja i učinkovitosti sustava u stvarnim uvjetima, nadogradnju i modifikaciju robotskih platformi, planiranje misija robotskog sustava, putanja i trajektorija, demonstracijske scenarije te ostale aktivnosti povezane s provedbom i koordinacijom projekta.
Laboratorij za podvodne sustave i tehnologije – LAPOST istraživački je laboratorij Sveučilišta u Zagrebu Fakulteta elektrotehnike i računarstva na Zavodu za automatiku i računalno inženjerstvo. LAPOST je trenutno jedini istraživački laboratorij koji ima mogućnosti istraživanja i razvoja i inovacija za podvodne sustave i tehnologije na istočnoj obali Jadranskog mora. Laboratorij je središnja točka za primijenjena istraživanja i razvojne aktivnosti u bespilotnim brodskim sustavima i tehnologiji za krajnje korisnike. Vizija laboratorija je napredovati u multidisciplinarnim inženjerskim istraživanjima koja inoviraju i primjenjuju svjetski priznate autonomne morske sustave, senzorsku obradu i podvodnu akustiku za znanost o moru, pomorsku arheologiju, pomorsku sigurnost, energetski sektor i ostala područja primjene.
LAPOST će u sklopu projekta razviti autonomno plovilo (engl. Autonomous Surface Vehicle, ASV) koje će obavljati misije inspekcije kaveza ribogojilišta autonomno sarađujući pri tom sa autonomnom letjelicom (engl. Unmanned Aerial Vehicle, UAV) i daljinski upravljanom ronilicom (engl. Remotely Operated Vehicle, ROV). ROV će biti kablom spojen sa ASV-om te će dobivati upravljačke komande sa ASV-a, dok će povratno slati visokorazlučive snimke kaveza. Pozicija i orijentacija ROV-a bit će estimirana naprednom metodom fuzije inercijalnih i akustičkih uređaja. Inovativan mehanizam namatanja kabla omogućit će da ASV na sigurnoj udaljenosti prati ROV tijekom snimanja kaveza. Također, platforma za slijetanje i siguran prihvat UAV-a na ASV će biti razvijen tijekom projekta. Autonomno planiranje misije ROV-a u svrhu snimanja cjelokupnog kaveza te upravljanje ROV-om bazirano na računarskom vidu bit će u vrhu istraživačkih ciljeva LAPOST tima.
Djelatnosti Instituta su temeljna i primijenjena istraživanja prirodnih značajki Jadranskoga mora i priobalja, a posebno istraživanja strukture i procesa u ekosustavima, korištenje i interpretacija znanstvenih informacija za potrebe razvoja, unapređenje suradnje istraživača sa sličnim ustanovama i znanstvenim skupinama u zemlji i inozemstvu, obrazovanje i kulturna djelatnost, te pružanje stručnih usluga zainteresiranim korisnicima. Znanstvenici Instituta predavači su na Sveučilištu u Dubrovniku, te na dodiplomskim, poslijediplomnskim i doktorskim studijima na drugim sveučilištima u zemlji i u inozemstvu. Institut, u skladu s razvojem znanosti i gospodarskim prilikama, razvija i druge djelatnosti, kao što su: monitoring živih bogatstava u moru i na kopnu, monitoring kvalitete mora, eksperimentalni uzgoj biljnih i životinjskih vrsta u svrhu stjecanja fundamentalnih spoznaja i provjera odvijanja prirodnih procesa, održavanje i popularizaciju akvarija, održavanje i popularizaciju Botaničkog vrta na Lokrumu, formiranje znanstvenih i stručnih zbirka, te organiziranje tečajeva i predavanja koja su po svojoj prirodi u svezi s njegovom temeljnom djelatnošću. Institut ima dopusnicu Ministarstva zaštite okoliša, prostornog uređenja i graditeljstva RH za obavljanje poslova zaštite okoliša: izradu studija utjecaja na okoliš, izradu stručnih podloga, te obavljanje monitoringa.
Institut za more i priobalje Sveučilišta u Dubrovniku u okviru projekta sudjelovat će u provedbi aktivnosti koje uključuju definiranje specifikacija sustava, analizu podataka i izradu modela populacije u marikulturi, primjenu tehnoloških rješenja mjerenja fizikalno-kemijskih parametara morske vode na autonomnim podvodnim vozilima i analizi dobivenih podataka mjerenja, demonstracijske scenarije u marikulturi te diseminaciju rezultata projekta.
Agronomski fakultet Sveučilišta u Zagrebu posvećen je izobrazbi visokokvalificiranih stručnjaka, razvoju i širenju znanstvenih i stručnih spoznaja i modernizaciji, poboljšanju, jačanju konkurentnosti i poticanju održivog razvoja u iz područja agronomije i srodnih znanosti. Primjenom najviših akademskih standarda omogućuje studentima stjecanje kompetencija utemeljenih na suvremenim znanstvenim spoznajama, za dobrobit društva. Vizija Agronomskog fakulteta jest strateški se pozicionirati kao vodeća visokoškolska ustanova u hrvatskom visokoobrazovnom i istraživačkom prostoru te kao međunarodno prepoznata i priznata znanstveno-nastavna institucija. Opći ciljevi su promicanje istraživanja i tehnološkog razvoja na području agronomije, olakšavanje prijenosa znanstvenog napretka i ocjenjivanje vlastitog tehnološkog napretka. Unutar Agronomskog fakulteta djeluje Zavod za vinogradarstvo i vinarstvo. Znanstveno-istraživački rad na Zavodu za vinogradarstvo i vinarstvo usmjeren je ka problemima iz područja fiziologije, ishrane i ekologije vinove loze, valorizaciji različitih sustava proizvodnje (konvencionalna, održiva, ekološka) kao i tehnoloških zahvata u vinogradu (uzdržavanje tla, fertilizacija, uzgojni sustavi, ampelotehnički zahvati i dr.) i njihovom utjecaju na prinos i kakvoću grožđa i vina. Posebna pozornost se posvećuje autohtonom sortimentu vinove loze, odnosno njegovoj inventarizaciji, ampelografskoj i genetičkoj determinaciju. Nadalje, znanstvenim radom obuhvaćeni su problemi rasadničarske proizvodnje, kao i tehnologije proizvodnje vina. Značajan je doprinos Zavoda u neprekidnoj suradnji s praksom, vladinim i nevladinim udrugama, te znanstvenim i stručnim institucijama. Posljednjih godina ostvareni su i brojni međunarodni kontakti iz kojih je proistekla vrlo plodna suradnja sa sveučilištima i institutima iz zemalja Europe i SAD-a.
U okviru projekta, suradnici s Agronomskog fakulteta provest će ispitivanje učinaka i prilagodba rada sustava u stvarnim uvjetima u vinogradu pri izvedbi zahvata plijevljenja vinove loze i tretmana zaštite od bolesti štetnika, vizualno i analitičko praćenje učinaka sustava u usporedbi s konvencionalnim zahvatima ručnog rada u vinogradu, terensko ispitivanje kvalitete i učinkovitosti sustava, kao i vizualno i analitičko praćenje učinaka konvencionalnih zahvata ručnog rada te odgovarajuću obradu prikupljenih podataka u vinogradu.