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SIKO 的測(cè)量和傳感器解決方案不僅廣泛用于成熟的工業(yè)應(yīng)用，而且 SIKO GmbH 目前還在為一個(gè)農(nóng)業(yè)研發(fā)項(xiàng)目提供支持，該項(xiàng)目使用兩個(gè)用于移動(dòng)機(jī)器的旋轉(zhuǎn)編碼器。

“AurOrA” (Autonomer Obstplantagenhelfer Altes Land) 是一種小型自動(dòng)駕駛車輛，將來可在果園中自動(dòng)行駛，檢測(cè)并拾取裝滿的水果箱，并將它們送到指定的卸貨點(diǎn)。該機(jī)器人可減輕收割工人的負(fù)擔(dān)，讓他們能夠
專注于更難的任務(wù)。通過技術(shù)和自動(dòng)化可以越來越多地避免單調(diào)、疲勞的活動(dòng)；這可顯著減輕果園主的工作。該項(xiàng)目的想法來源于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：來自漢堡西南 Altes Land 的果園主 Johann Schr?der 曾向 Buxtehude hochschule 21 尋求支持，想要開發(fā)這種自動(dòng)駕駛汽車。他們與來自 Jork 的農(nóng)業(yè)機(jī)械制造商 PWH 一起于2020 年 2 月啟動(dòng)了該項(xiàng)目。果園主對(duì)技術(shù)支持的需求很強(qiáng)烈，因此該項(xiàng)目在中期就可以提供適銷對(duì)路的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品。而該項(xiàng)目的實(shí)際目標(biāo)是在 2023 年 1 月之前先推出功能原型機(jī)，以證明技術(shù)可行性。該項(xiàng)目由聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)部的 ZIM 資助計(jì)劃提供資助。

第二個(gè)里程碑：機(jī)器人自動(dòng)運(yùn)行

在達(dá)到下面的第二個(gè)里程碑后，該項(xiàng)目目前處于最后三分之一的規(guī)劃中：機(jī)器人已經(jīng)可以在種植園中高度自動(dòng)運(yùn)行。目前仍在進(jìn)行防撞和地面檢測(cè)方面的研究工作，例如在泥濘的地面上避免車輪打滑以及避免車輛陷入土地中或漂移進(jìn)溝渠中。第三個(gè)里程碑則是實(shí)際拾取和運(yùn)輸箱子。

這樣的研發(fā)項(xiàng)目總是蘊(yùn)含著特殊的挑戰(zhàn)，從開始的在各個(gè)水果種植公司之間進(jìn)行利益協(xié)調(diào)（這些公司的收獲流程通常有著很大差異），到基礎(chǔ)設(shè)施方面的問題，例如使用穩(wěn)定的無線電標(biāo)準(zhǔn)，以便機(jī)器人可以接收 GPS 數(shù)據(jù)以及與操作員進(jìn)行通信，再到日常戶外使用中的實(shí)際困難（天氣、雨雪、日照、土地情況）。

SIKO 為面向未來的項(xiàng)目提供支持

對(duì)于自動(dòng)運(yùn)行的車輛而言，可以在車輛上承擔(dān)各種測(cè)量任務(wù)的傳感器是必不可少的。在轉(zhuǎn)向角檢測(cè)和拾箱器的位置檢測(cè)方面，測(cè)量和傳感器專家 SIKO 應(yīng)要求提供了大力支持。憑借在移動(dòng)機(jī)器和農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)方面的多年經(jīng)驗(yàn)，SIKO 公司能夠?qū)⑵鋵I(yè)知識(shí)引入到規(guī)劃階段，并最終提供了支持這些重要功能的兩種合適的旋轉(zhuǎn)編碼器類型。hochschule 21 的研究員 Alexander Kammann 對(duì) SIKO 專家的貢獻(xiàn)贊譽(yù)有加：“我們對(duì) SIKO 推動(dòng)面向未來的項(xiàng)目的意愿以及他們?cè)谄渲刑峁┑淖稍冐暙I(xiàn)感到非常驚喜。起初，我們完全不清楚我們對(duì)傳感器的實(shí)際要求。這是大家一起研究和確定下來的?！?/p>

適用于惡劣環(huán)境條件的堅(jiān)固旋轉(zhuǎn)編碼器

首先，可用的傳感器必須非常堅(jiān)固，并且對(duì)惡劣的戶外條件（泥土、灰塵、雨水、強(qiáng)烈的陽(yáng)光、不平坦的地面）不敏感。SIKO 的 PURE.MOBILE 傳感器模塊組件特別適用于惡劣環(huán)境條件下的移動(dòng)機(jī)器。車輛后部安裝有雙輪，其可以旋轉(zhuǎn)并由此進(jìn)行轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向角由 WV5800M 磁性旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行記錄、處理并發(fā)送至控制器。這是一種多圈旋轉(zhuǎn)編碼器，其也可用于以絕對(duì)值形式記錄多圈。如果電壓中斷，例如由于電池沒電了，則之前設(shè)置的轉(zhuǎn)向角始終仍然可用。如果沒有絕對(duì)值編碼器，當(dāng)車輛再次啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向角將被錯(cuò)誤地定義為零度角。磁性測(cè)量原理可滿足堅(jiān)固性和不敏感性方面的要求。旋轉(zhuǎn)編碼器的高精度和可靠性也令項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)心悅誠(chéng)服，車輛由此始終可以很好地調(diào)整轉(zhuǎn)向角，從而能夠執(zhí)行其定義的路徑 - 不會(huì)出現(xiàn)故障和過大偏差。為了進(jìn)一步提高這方面的安全性，以及與種植園工作人員互動(dòng)的安全性，用于未來車輛的安全版本的旋轉(zhuǎn)編碼器 WV58MR 具有冗余位置檢測(cè)功能，能可靠地防止故障。在研發(fā)階段，最初的重點(diǎn)是技術(shù)可行性，因此沒有安全標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)編碼器就已經(jīng)足夠。SIKO 型號(hào)的優(yōu)勢(shì)：兩個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器的結(jié)構(gòu)相同，因此在更換它們時(shí)無需對(duì)應(yīng)用進(jìn)行機(jī)械調(diào)整。轉(zhuǎn)向角檢測(cè)還需要一個(gè) CANopen 接口，以便能夠使用盡可能多的標(biāo)準(zhǔn)化電子元件，這些電子元件可以快速更換并集成到總線系統(tǒng)中。

“鰭肢”位置傳感器

第二個(gè) SIKO 旋轉(zhuǎn)編碼器 AH25S 更小、更緊湊，但同樣堅(jiān)固耐用。這是一個(gè)單圈旋轉(zhuǎn)編碼器，用于監(jiān)控拾箱器（即所謂的鰭肢）的位置。每個(gè)鰭肢分別在四個(gè)點(diǎn)拾起裝滿的水果箱。當(dāng)機(jī)器人駛過箱子，并且箱子接觸到彈簧加載式拾取器時(shí)，鰭肢向一側(cè)旋轉(zhuǎn)，然后再次自動(dòng)折疊，從而在箱子的四個(gè)角下方進(jìn)行拾取。為了能夠安全地運(yùn)輸箱子，必須知道鰭肢的相應(yīng)位置：是真的轉(zhuǎn)回了還是被卡住了？所有四個(gè)鰭肢是否都位于箱子下方以確保進(jìn)行拾?。看颂幍陌惭b空間非常有限，因此需要一個(gè)微型旋轉(zhuǎn)編碼器，且無需專用支架即可在現(xiàn)場(chǎng)直接使用。這里使用一個(gè)模擬傳感器就足夠了，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)信息不如轉(zhuǎn)向角傳感器的數(shù)據(jù)信息那么重要。

真正增值的收割助手

在這種研發(fā)項(xiàng)目中，眾多細(xì)節(jié)必須環(huán)環(huán)相扣，密切配合，以便將一個(gè)模糊的想法轉(zhuǎn)化為技術(shù)上完美無缺的產(chǎn)品，將來在眾多果園中使用時(shí)具有平衡的成本效益比。為了能夠?yàn)楣咎峁┱嬲母郊又?，“AurOrA”也設(shè)計(jì)為可用于其他維護(hù)工作，例如進(jìn)行覆蓋和收割或支持新樹的種植。幾乎全年都可以高效使用，而不是僅限于收獲季節(jié)。

圖片：

圖 0) 自動(dòng)行駛的智能收割助手“AurOra”。圖：?hochschule 21

圖 1) 收割助手“AurOrA“可在蘋果園中自動(dòng)行駛并檢測(cè)水果箱，將其拾取并運(yùn)送到指定的卸貨點(diǎn)。
圖：?hochschule 21

圖 2) 和 3) 轉(zhuǎn)向裝置的重要細(xì)節(jié)：多圈旋轉(zhuǎn)編碼器 WV5800M 可記錄轉(zhuǎn)向角，以便車輛可以安全地執(zhí)行其定義的路徑。圖：?hochschule 21

圖 4) 和 5) 拾箱器（即所謂的鰭肢）的位置通過堅(jiān)固的微型旋轉(zhuǎn)編碼器 AH25S 確定（旋轉(zhuǎn)編碼器位于結(jié)構(gòu)的頂端）。圖：?hochschule 21