Robotiikan laboratorion ympäristödatan kerääminen ja työturvallisuuden varmennus : anturijärjestelmän rakentaminen

Abstract

Opinnäytetyön aiheeksi valittiin kehityksen alla olevaan robotiikan laboratorioon asennettavat valvontajärjestelmät, joiden suunnittelu ja rakentaminen toteutettiin kahden muun opiskelijan kanssa. Laboratorioon tarvittiin järjestelmiä valvomaan tilassa operoitavia laitteita ja tilassa mahdollisesti työmukavuutta tai turvallisuutta haittaavia tekijöitä.

Aihe jaettiin kolmeen osa-alueeseen, joiden aiheet olivat kameravalvontajärjestelmän suunnittelu ja rakentaminen, ympäristödataa mittaavan järjestelmän suunnittelu ja rakentaminen sekä laitteille tarvittavien kotelointien suunnittelu. Tässä opinnäytetyössä käsitellään mittausjärjestelmän suunnittelu, rakentaminen ja testaus sekä jatkokehityssuunnitelmat.

Töiden tavoitteina oli kehittää järjestelmistä toimivat prototyypit, joiden pohjalta jatkokehitystä voidaan myöhemmin tehdä. Työn laajuuden takia järjestelmät rajautuivat prototyypeiksi ja joitain ominaisuuksia jätettiin jatkokehityssuunnitelmiksi.

Työn alussa tehtiin projektisuunnitelma, jonka jälkeen inventoitiin saatavilla olevia resursseja, kuten antureita ja mikrokontrollereita. Joitakin komponentteja tilattiin töitä varten ja joitakin oli valmiiksi Lapin ammattikorkeakoulun laboratoriossa. Suunnitteluvaiheessa tehtiin taustatyötä etsimällä laitteisiin liittyviä teorialähteitä, joiden avulla laitteiden sopivuutta toteutukseen vertailtiin.

Vaikka anturijärjestelmän ominaisuuksista jouduttiin karsimaan paljon määräaikojen lähestyessä, lopputulos onnistui kuitenkin tyydyttävästi ja se täytti riittävästi sille asetettuja kriteereitä. Jatkokehitysosiossa kerrotaan karsituista ja toteutuksen ulkopuolelle jätetyistä ominaisuuksista. Rajallisesta laajuudesta huolimatta työn tuloksesta voidaan nähdä miten yksinkertainenkin valvontajärjestelmä voi parantaa tilojen turvallisuutta ja miten tämänkaltaisia järjestelmiä voidaan räätälöidä kaikenlaisille käyttökohteille.

The commissioner of this thesis study had a need for surveillance and environmental measuring systems for an upcoming robotics laboratory. The suggested topic was divided into three parts that would be worked on separately. The parts were as follows: a camera system for remote surveillance of the laboratory, a sensor system for measuring and collecting environmental data and enclosures for all these devices. The purpose of these systems was to improve the safety of the laboratory by taking measurement of environmental factors that could be harmful to people in the laboratory and to have camera surveillance for watching the operation of machines remotely.

This thesis study covered the planning, construction and testing of the sensor system. Due to the rather large scope of the work, a decision was made to limit the work to functional prototypes and proposals for further development. The work began by making a project plan and then getting acquainted with the available components, materials and the space where the systems were to be installed. Some equipment was sourced from the Lapland university of applied sciences and it’s IoT-laboratory and some others were ordered specifically for this project.

Even though many of the planned features of the sensor system were cut due to time constraints, the final product was a success and fulfilled its purpose. Further development ideas and proposals based on early plans and cut features are detailed in the last chapter of this thesis. Even from the limited nature of this work it is evident how such a system can improve the safety of a work environment and how similar systems could be custom made to fulfill any kind of need in a variety of environments.