Autonomisten metsäkoneiden simulaatioympäristö : vaatimusten määrittely ja ohjelmistorajapinnan toteutus

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteina oli selvittää vaatimuksia metsäkoneiden autonomisten ominaisuuksien simuloinnille sekä tuottaa adaptaatiorajapinta. Sen avulla simulaattoria voitiin hyödyntää metsäkoneen autonomisten ominaisuuksien testaukseen. Työ toteutettiin toimeksiantajalle, Epec Oy:lle, joka hyödyntää työn tuloksena syntyvää selvitystä sekä kehitettyä ohjelmistoa.

Simuloinnin vaatimusmäärittelyä varten työssä tutustuttiin metsäkoneiden tulevaisuudennäkymiin, autonomisten järjestelmien vaatimuksiin ja autonomiatasoluokitukseen. Näiden tietojen pohjalta määriteltiin vaatimuksia simuloinnille. Määritetyt vaatimukset jaettiin neljään kategoriaan: simuloinnin yleiset, ylempien autonomiatasojen mukaiset, sekä alempien autonomiatasojen vaatimukset ajamiselle ja nosturin käytölle.

Vaatimusmäärittelyn lisäksi työn toimeksiantaja sai käyttöönsä itse asettamiensa kriteerien mukaisen adaptaatiorajapinnan. Rajapinnan tehtävänä oli mahdollistaa metsäkoneen autonomisen järjestelmän testaus edullisesti, luotettavasti ja turvallisesti ilman oikeaa metsäkonetta hyödyntämällä metsäkoneenkuljettajien kouluttamiseen tarkoitettua simulaattoria. Saatuaan rajapinnan käyttöönsä toimeksiantaja pääsi aloittamaan autonomisen järjestelmän testauksen simulaattoria hyödyntäen. Tekovaiheessa ja testauksen aikana esiin nousi kehitysideoita liittyen toimintalogiikkaan, parametrien hyödyntämiseen ja käyttäjäystävällisyyden parantamiseen. Rajapinta jää työkaluksi toimeksiantajan käyttöön, ja sitä kehitetään esiin tulevien tarpeiden pohjalta.

Adaptaatiorajapinnan lähdekoodia, joka tuotettiin osana opinnäytetyöprosessia, ei julkaista raportissa.

The purpose of this thesis was to identify the requirements for simulation of autonomous forest machinery, and to develop an adaptation API. The API provides capabilities to utilize a simulator to test and validate autonomous features developed for forest machines. This thesis was commissioned by Epec Oy, which will use the API along with other results in their autonomous system development.

For the identification of the requirements, this thesis explored the prospects of forest machines, the requirements for autonomous systems and autonomy levels through literature. Using the literature review it was possible to define the requirements for the simulation of autonomous systems. The defined requirements were divided into four categories: general requirements for simulation, requirements defined by higher autonomy levels, and requirements defined by lower autonomy levels for driving and crane individually.

The API met the specifications defined by Epec and it was integrated into the autonomous system test pipeline. The main purpose of the API was to enable testing of an autonomous system affordably, reliably, and safely using a training simulator used to train forest machine operators. The API will be left in the use of the testing pipeline, and it will be further developed following the new identified needs. Some of such improvement ideas were identified in the implementation and testing phases, such as improvements in operational logic, the better utilization of parameters and enhancements in user experience.

The source code for the adaptation API will not be published as a part of the report.