O HEKTORU

Projekt HEKTOR

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

PROJEKTNE FAZE

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.

Istraživanje i razvoj

Vinogradarstvo

Marikultura

Robotski sustav

Razvoj robotskog sustava

Mobilni robot ViV

Istraživački robot VIV je dizajniran i konstruiran u Laboratorij za robotiku i inteligentne sustave upravljanja. Razvijen je s ciljem autonomnog kretanja u različitim zahtjevnim okruženjima (ruševine, veliki nagibi). Kvalitetnim pogonskim sklopom omogućena je velika pokretljivost robota (savladavanje prepreka i stepenica), kao i prenošenje tereta, čak i težine odraslog čovjeka. Robot je opremljen raznim senzorima te svojim dizajnom omogućuje rad u eksplozivnim i opasnim atmosferama.

Bespilotna letjelica

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

Autonomno površinsko vozilo H2Omni-X

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:

  • testiranje upravljačkih algopritama
  • kooperativno upravljanje više vozila
  • praćenje ronioca
  • kartiranje morskoga dna – batimetrijska snimanja
  • kalibracija senzora I testiranje algoritama navigacije

Specifikacije vozila:

  • materijal trupa: aluminij
  • dimenzije: (D x Š x V) 756mm x 756mm x 385mm
  • masa u zraku: 25kg (ovisno o korištenoj opremi)
  • brzina: do 2 čvora
  • potisnici: 4 x T200 (200W)
  • autonomija: 3-6h

Senzori i oprema:

  • IMU + GPS navigacijski model
  • WiFi komunikacija s bazom ili drugim vozilima
  • kamera za percepciju okoline
  • višezračni sonar Norbit iWBMSc
  • SeaTrac USBL Blueprint

Softverska arhitektura:

  • Robot Operating System (ROS)
  • kaskadni sustav upravljanja niske razine
  • EKF navigacijski filter
  • praćenje putanje i trajektorije
  • podrška

Autonomno podvodno vozilo BUDDY

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:

  • U-blox Neo 5M GPS
  • Microstrain GX3 inercijalna mjerna jedinica (IMU)
  • LinkQuest Navquest 600M Doppler velocity logger (DVL)
  • Ubiquiti bežična komunikacija
  • 48 V litijska baterija
  • VideoRay Pro4 brushless potisnici

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.

Projektni partneri

FER LARICS

FER LAPOST

Institut za more i priobalje

Agronomski fakultet

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.

Projektni tim

FER - Laboratorij za robotiku i inteligentne sustave upravljanja (LARICS)

prof. dr. sc. Zdenko Kovačić
voditelj projekta, član Upravnog odbora
prof. dr. sc. Stjepan Bogdan
istraživač
izv. prof. dr. sc. Matko Orsag
istraživač
Ivo Vatavuk
mladi istraživač
Ivan Hrabar
mladi istraživač
Jurica Goričanec
mladi istraživač

FER - Laboratorij za podvodne sustave i tehnologije (LAPOST)

prof. dr. sc. Nikola Mišković
istraživač
prof. dr. sc. Gordan Gledec
istraživač, član Upravnog odbora
Nadir Kapetanović
mladi istraživač

Institut za more i priobalje

doc. dr. sc. Nenad Antolović
istraživač
dr. sc. Jakša Bolotin
istraživač
dr. sc. Nikša Glavić
istraživač, član Upravnog odbora
dr. sc. Valter Kožul
istraživač
Antonia Kurtela
mladi istraživač

Agronomski fakultet

prof. dr. sc. Bernard Kozina
istraživač, član Upravnog odbora
Marina Anić
istraživač