Työmaan pöly hallintaan robotin avulla

Rakennustyömailla on tärkeää, että pölyä poistetaan jatkuvasti rakentamisen eri vaiheissa. Tästä kertyy huomattava määrä työtunteja. Siivoustyö olisi osittain automatisoitavissa, mutta markkinoilla ei toistaiseksi ole työmaaolosuhteissa toimivia keskikokoluokan siivousrobotteja. Tästä tarpeesta Ympäristöministeriön tukemassa KIRA-digi-hankkeessa ryhdyttiin kehittämään siivousrobotin prototyyppiä rakennustyömaille.

NCC:n käynnistämässä KIRA-digi-siivousrobottihankkeessa kehitetään prototyyppi kaupallistettavasta siivousrobotista, avoin algoritmi, jota voidaan käyttää robotin reitin ohjelmoimiseen sekä sille käyttöliittymä. Päämäärä on parantaa työmaan siisteyttä ja pölynhallintaa kustannustehokkaasti. Kehityshankkeessa mukana ovat NCC, Pulurobotics Oy, Helsingin yliopisto, Palmia Oy ja Metropolia AMK.

- Tarkoituksena on parantaa työmaiden työskentelyolosuhteita sekä tehokkuutta. Ajatus on, että siivousrobotit voidaan laittaa yöksi päälle, jotta ne häiritsevät mahdollisimman vähän työmaan toimintaa. Aamulla työmaalle saapuvia odottaisi pölyttömämpi työympäristö sekä robottien raportti, miten siivous on onnistunut, kertoo hankkeen projektipäällikkönä toimiva NCC:n työpäällikkö Kimmo Kärkkäinen.

- Markkinoilla ei ole tällä hetkellä sopivaa tuotetta. Nykyiset siivousrobotit ovat joko liian suuria ja kalliita. Haemme edullista ratkaisua, jotta kynnykseksi ei tule hankkia esimerkiksi joka kerrokseen omat robotit, hän jatkaa.

Edistynyttä mutta edullista tekniikkaa

Kehitettävä siivousrobotti perustuu autonomiseen Pulurobot M -robottialustaan. Sen ideana on, että autonomisesti liikkuva alusta voidaan muokata toimimaan juuri siivoojana tai vaikkapa lähettinä, vartijana tai jopa tarjoilijana. Puluroboticsin kotisivuilta löytyy kymmeniä esimerkkejä mahdollisista sovelluksista.

- Pulurobot M:llä ratkaisemme yhtä autonomisen mobiilirobotiikan vaikeinta ongelmaa: samanaikaista kartoitusta ja navigointia. Käytännössä tällaiselle robotille ei tarvitse opettaa ympäristöään. Käyttäjä vain laittaa robotin päälle ja se oppii itse toimintaympäristönsä. Tämä avaa portit lukemattomiin sovelluksiin, kertoo Puluroboticsin kehitysagentti Miika Oja.

- Alustan fyysisessä rakenteessa on hyödynnetty lentokonetekniikkaa. Laite kantaa kymmenkertaisesti oman painonsa, renkaat on suunniteltu ylittämään viisisenttinen este ja akut perustuvat samaan kennoon kuin Teslan  sähköautoissa. Hinta on saatu pysymään kurissa minimoimalla osien määrä. Robottialustassa on yksi Puluroboticsin kehittämä anturijärjestelmä ja yksi ohjainlevy, joka hoitaa kaiken, hän sanoo.

Prototyyppiin on kiinnitetty tavallinen teollisuusimuri, jonka voi vikatilanteessa korvata nopeasti ja edullisesti työmaalla. Suodattimen puhdistukseen voidaan käyttää yksinkertaista värähtelijää, joka jälkiasennetaan imurin suodattimeen. Robotin ohjelmisto ohjaa myös imuria ja värähtelijää.

Uraauurtavaa kehitystyötä

Kun robotin prototyyppi on valmis, se kuvaa ympäristöä 3D-antureilla ja rakentaa karttaa, jossa se pyrkii navigoimaan. Se havainnoi, oppii ja väistää vaihtuvat esteet, kuten tikapuut ja nostimet sekä työmaalla olevat materiaalit ja työkalut. Se myös päivittää karttaa, kun väliaikainen este poistuu.

- Laitteessa käytetään Puluroboticsin kehittämää anturia, joka tekee reaaliaikaisesti laitteen ympäristöstä 360-asteen kolmiulotteisen näkymän aina 15–20 metriin asti. Robotti kerää ympäristöstään tietoa, josta voidaan tekoälyn avulla piirtää kolmiulotteinen kuva. Esimerkiksi: robotin sensorit havaitsevat edessään esteen, tekoäly tunnistaa sen tuoliksi ja käyttöliittymään piirtyy tuolin kuva. Kolmiulotteisen näön johdosta se ymmärtää myös korkeita esteitä ja näkee esimerkiksi pöydän pinnan, kun tavallisesti robotit näkevät vain joltain korkeudelta yhden noin millimetrin korkuisen tason, Miika Oja sanoo.

Tammikuussa siivousrobottia demottiin Helsingin yliopiston uudella Ubikampuksella Kumpulassa. Kyseessä oli ensimmäinen kerta, kun robottialustan ja etäkäyttöliittymän yhteistyötä esiteltiin. Robotin etäkäyttöliittymän kehittämisestä vastaava tutkija Niko Mäkitalo Helsingin yliopistosta on tyytyväinen demoon:

- Olemme jo todella pitkällä. Sensorit kartoittavat ja navigoivat ja järjestelmä pystyy piirtämään kolmiulotteisen pistepilven. – Robottialusta tottelee! Mutta nyt kun robotti on alkanut liikkua ja pääsemme testaamaan sitä käytössä, syntyy paljon enemmän dataa kuin paikalla ollessa ja tämän seurauksena myös uusia yllätyksiä. Vaatii vielä hetken hiomista ennen kuin meillä on olemassa oikea tuote.

Helmi-maaliskuussa siivousrobotti pääsee testiin tositoimiin työmaalle. Testejä koordinoi NCC:llä työn ohessa Metropoliaan lopputyötään tekevä Harri Heinonen.

- Viemme robotin kokeiltavaksi Muratan tehdaslaajennuksen työmaalle Vantaalle. Silloin näemme, miten robotti pärjää työmaaolosuhteissa ja vaativassa pölynhallinnassa. Maaliskuussa on tavoitteena saada KIRA-digi-hankkeen loppuraportti tehdyksi, joten silloin siivousrobotin prototyypin tulisi olla valmis.

Siivousrobotin prototyyppi
Siivousrobotin prototyypin testausta