Browsing by Author "Oksanen, Timo"

Filter results by typing the first few letters
Now showing 1 - 20 of 36
  • Applications of augmented reality in agriculture
    (2018-05-14) Huuskonen, Janna
     Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
    Augmented reality (AR) is the technology of overlaying virtual content to a real-world experience, in real time. Applying AR to various fields is researched, as the technology enhances user experience by providing information otherwise unavailable to the senses. A possible application field is agriculture, which can benefit from adapting high-tech solutions as production needs to become more efficient to cope with challenges such as population growth. The topic of this thesis is to research how AR could be applied in the field of agriculture. The thesis was done in Aalto University as a part of a project funded by the Academy of Finland. The thesis begins by providing background information on AR systems and in what capacity AR has been used in agriculture. Following that, the selection process and description of tools for fast application development is presented. A head-mounted display is used as hardware. Two applications were developed, one to be used outdoors and one in a tractor. During the development process, the applicability of current technology in an agricultural setting was evaluated, focusing on the localization and positioning capabilities of the combination of hardware and software. The outdoors application demonstrates a novel application of AR and the successful application of commercial products in that setting despite orientation issues. The in-tractor application needs further work, as the orientation sensing is dysfunctional in that environment. The studies on AR in agriculture as well as the existence of commercial products indicate that utilizing AR in agriculture is advantageous. Therefore, further research in the field is beneficial. Commercial AR hardware and software development products enable straightforward development of AR applications if the localization and positioning capabilities of these products are functional.
  • Augmented Reality for Supervising Multirobot System in Agricultural Field Operation
    (2019) Huuskonen, Janna; Oksanen, Timo
     A4 Artikkeli konferenssijulkaisussa
    Agriculture is shifting from farmers manually operating machines to monitoring autonomous machines. Thus, the task of a farmer is fleet management and taking care of safe operation. Situational awareness during the operation is important. Augmented reality (AR) is a powerful tool for visualizing information in real-time. To demonstrate the use of AR in agricultural fleet management, in this paper we present a novel AR system to help the farmer supervise the operation of two autonomous agricultural machines. The paper discusses the requirements for AR application, and we present the architecture of the system and the results of a demonstration carried out in a test field. (C) 2019, IFAC (International Federation of Automatic Control) Hosting by Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Automaatio kasvinjalostuksessa
    (2016-12-08) Antonenko, Jevgeni
     Sähkötekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
  • Automatisoitu maataloustuotteiden värilajittelu käyttäen optisia menetelmiä
    (2019-05-09) Salo, Panu
     Sähkötekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
  • Autonomous localization for small 4 wheel steering (4WS) robot
    (2012) Sosa Cruz, Roberto
     School of Electrical Engineering | Master's thesis
    Planetary rovers are robots that need to perform autonomous navigation, because of the long delay communication and no human assistance. Furthermore, they need to perform the optimal estimation of its position in order to have a good performance· on its navigation system. The need for good performance filters for estimating the actual position of mobile robots of this kind is needed, due to the fact that sensors are noisy and that information is of vital importance for a planetary rover's mission. Besides, good accurate sensors for the matter are not easy to find for space application. Extended Kalman Filter (EKF) and Unscented Kalman Filter (UKF) were implemented to analyse a data set of a 4-wheel robot, and later used for comparison on accuracy in the estimation of its pose. The analysis will give the possibility to know the right combination of sensors, recognize some issues during the trajectory. Furthermore, this study has been made with aims to give the reader knowledge of state of the art in planetary rovers, their constraints and consideration while developing them. The robot used for the research has been developed for an international competition of field robot automation. The main goal is to navigate autonomously through flowerpots performing different tasks as flowerpot collection, distance travelled and robustness on localization and navigation algorithms.
  • Cooperative Path Planning for Multiple Agricultural Field Machines Performing Sequentially Dependent Tasks
    (2018-12-17) Soitinaho, Riikka
     Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
    Coverage path planning is the task of finding a collision free path that passes over every point of an area or volume of interest. In agriculture, the coverage task is encountered especially in the process of crop cultivation. Several tasks are performed on the field, one after the other, during the cultivation cycle. Cooperation means that multiple agents, in this case vehicles, are working together towards a common goal. Several studies consider the problem where a single task is divided and assigned among the agents. In this thesis, however, the vehicles have different tasks that are sequentially dependent, that is, the first task must be completed before the other. The tasks are performed simultaneously on the same area. The literature review suggests that there is a lack of previous research on this topic. The objective of this thesis was to develop an algorithm to solve the cooperative coverage path planning problem for sequentially dependent tasks. A tool chain that involves Matlab, Simulink and Visual Studio was adapted for the development and testing of the solution. A development and testing architecture was designed including a compatible interface to a simulation and a real-life test environment. Two different algorithms were implemented based on the idea of computing short simultaneous paths at a time and scheduling them in real-time. The results were successfully demonstrated in a real-life test environment with two tractors equipped with a disc cultivator and a seeder. The objective was to sow the test area. The test drives show that with the algorithms that were developed in this thesis it is possible to perform two sequentially dependent agricultural coverage tasks simultaneously on the same area.
  • Development of probing mode for a robot leg
    (2003) Litassy, Richard
     Helsinki University of Technology |
  • Liikkuvien työkoneiden vikadiagnostiikka ja etähuolto
    (2005) Miettinen, Mikko
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Työn aluksi kuvataan yleisesti vikadiagnostiikkaan liittyviä menetelmiä ja niiden käyttökohteita. Lisäksi käydään tarkemmin läpi työssä käytettyjä ratkaisuita ja sivutaan etähuoltokonsepteja sekä etädiagnostiikkaa. Tekstissä esitellään graafisten ohjelmointityökalujen ominaisuudet sekä niiden edut perinteisiin ohjelmointikieliin verrattuna. Dokumentissa käydään lyhyesti läpi työssä käytetyt Constellation ja Matlabin Simulink-työkalut. Lisäksi selvitetään, miten näitä ohjelmia voi käyttää vikadiagnostiikan sekä etädiagnostiikan toteutuksessa ja vikatilanteiden simuloinnissa. Työssä kehitettiin vikadiagnostiikkatoiminnot kylvölannoittimien ja kasvinsuojeluruiskun hydrauliikan, antureiden, pumppujen ja kara-moottoreiden vikojen havaitsemiseksi. Työssä käytettiin taajuustaso-menetelmiä, sumeaa logiikkaa, mallinnusta ja tilastollisia vika-diagnostiikkamenetelmiä. Lisäksi työkoneille kehitettiin yhtenäinen etädiagnostiikkajärjestelmä. Toiminnot toteutettiin ohjelmistokomponentteina, jotka integroitiin osaksi koneen ohjausjärjestelmää. Työssä on kehitetty menetelmiä työkoneiden vikadiagnostiikan toteuttamiseen graafisilla työkaluilla, jotka mahdollistavat vikadiagnostiikkakomponenttien simuloimisen ja testaamisen ennen käyttöä. Lisäksi on kokeiltu koneiden vikasietoisuutta parantavien diagnostiikkakomponenttien toteuttamista työkoneiden ohjelmistoon.
  • Feasible real-time turn path generation for agricultural field machines with spatial constraints
    (2019-03-11) Väyrynen, Vili-Tapio
     Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
    As Earth’s population keeps growing the demand for food and other agricultural products increases. To meet this demand, the agricultural efficiency must increase, and automation is one method to accomplish that. Automation can provide fully autonomous agricultural field machines that are capable of independently performing field operations, such as ploughing and seeding. Such machines must move on the field and commonly have spatial constraints, such as being nonholonomic. To determine these movements while taking the spatial constraints into account, feasible path planning algorithms are needed. The main goal of this thesis was to find and implement a turn focused path planning algorithm for nonholonomic vehicles operating on agricultural fields. The algorithm had to be able to generate feasible paths in real-time and to consider obstacles. Firstly, existing methods and algorithms were researched to find ones suitable for achieving the goal. Secondly, two algorithms were implemented: the A-algorithm meeting core requirements of feasible path planning and the B-algorithm that aimed to fulfill them all. The A-algorithm was based on Reeds-Shepp paths, while the B-algorithm utilized modified hybrid A* with a numerical smoothing method. The implemented algorithms were tested successfully on an agricultural field as a part of two fully autonomous real-time tractor systems.
  • Heuristic cooperative coverage path planning for multiple autonomous agricultural field machines performing sequentially dependent tasks of different working widths and turn characteristics
    (2024-06) Soitinaho, Riikka; Väyrynen, Vili; Oksanen, Timo
     A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
    Coverage path planning is a central task in agricultural field operations such as tillage, planting, cultivation, and harvesting. In future visions, manual operation will be replaced by fleets of autonomous agricultural vehicles that perform the tasks autonomously. A step towards this transition is to enable simultaneous and safe cooperation of autonomous vehicles on the field. In this article a novel approach is presented for coverage path planning (CPP) for two autonomous tractors that perform sequentially dependent tasks simultaneously on the same area. The approach is based on the idea of computing the coverage solutions for each task by dividing them into short paths that consist of a swath and a turn. The approach ensures collision avoidance by examining that the simultaneous short paths, operated by different tractors, do not collide geometrically, and then schedules them to be operated simultaneously in real-time. The approach was demonstrated successfully in a real-world test environment with two autonomous tractors. The tractor that performed the first task was equipped with a disc cultivator and the second tractor was equipped with a seed drill. A test area of 0.8 ha was used for the demonstration drive, during which the tractors drove 22 swaths simultaneously. Both tractors completed their respective tasks.
  • Automaattisen peltoviljelyn simulointialustan toteutus
    (2007) Maksimow, Thomas
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Peltoviljelyn tuotantokustannukset nousevat länsimaissa jatkuvasti. Lannoitteiden ja torjunta-aineiden käyttöä pitäisi optimoida tarkemmin myös päästöjen minimoimiseksi. Tulevaisuuden haasteena on peltoviljelyn automatisointi ja näihin ongelmien ratkaiseminen. Tässä diplomityössä on rakennettu automaattisen peltoviljelyn simulaattorin runko, jonka avulla automatisoinnissa tarvittavia tekniikoita voidaan testata. Simulaattorin runko on rakennettu ArcGIS- paikkatietojärjestelmän päälle käyttäen ohjelman NET-rajapintaa ja C#- ja C++-kieliä. Simulaattorin simulaatiomallit on toteutettu Helsingin Yliopiston Agroteknologian laitoksella Simulink-ohjelmalla. Simulaattorin toiminta on jaettu viiteen vaiheeseen: skenaarion luontiin, skenaarion peruslaskelmiin, esiprosessointiin, simulointiin ja tulosten visualisointiin. Ensimmäisessä kahdessa vaiheessa luodaan paikkatietojärjestelmässä simulaation lähtötiedot. Esiprosessointi on tarpeellista, mikäli simulointi halutaan tehdä paikkatietojärjestelmän ulkopuolella. Simulointi tapahtuu tunnin aika-askelissa. Jokaisella askeleella lasketaan mallien ulostulot jokaiselle peltolohkolle. Sen jälkeen lasketaan veden valuminen maan pinnalla ja päätetään operaatioiden suorittamisesta pelloilla. Simuloinnin tulokset tallennetaan tietokantaan, josta halutut tiedot voidaan hakea visualisoitaviksi paikkatietojärjestelmään. Simulaattorin toimintaa on testattu yhdellä skenaariolla. Alueelle on generoitu tilastotietoon perustuvat lähtöaineistot ja kolmiulotteinen kartta. Simulointitulokset osoittavat simulaattorin perustoimintojen olevan kunnossa. Jatkotutkimuksissa mallit tulisi kalibroida vertaamalla tuloksia alueen todellisiin satomääriin.
  • Traktorin paikannuksen parantaminen sensorifuusiolla
    (2005) Linja, Markus
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Työssä on tutkittu osana Agrix-projektia traktorin paikannuksen parantamista sensorifuusiolla. Tavallisen GPS-paikannuksen tarkkuus ja luotettavuus eivät ole riittäviä nykyaikaisen maanviljelyn tarpeisiin. Tässä työssä on yhdistetty tavallisen GPS-mittauksen, inertianavigoinnin ja odometrian vahvuudet sensorifuusiolla. Sensorifuusio on toteutettu ensimmäisen kertaluvun laajennetulla Kalman-suodattimella (EKF). Työssä on käytetty jatkuvaa tilamallia ja diskreettejä mittauksia. Edullisen GPS-vastaanottimen paikkamittaukset osoittautuivat oletettua biasoituneimmiksi Myös kiihtyvyys- ja kulmanopeusmittaukset ovat varsin huonoja. Vastaavasti luotettavimpia ja tarkimpia mittauksia ovat traktorin nopeusmittaukset, GPS:n nopeus- ja suuntamittaus sekä magnetometrin kalibroitu suuntatieto. Hyvin onnistuneella kalibroinnilla tässä työssä toteutetulla järjestelmällä pystytään parantamaan absoluuttista paikannustarkkuutta noin 15 % ja suhteellista paikannustarkkuutta noin 25 % pelkkään GPS-mittaukseen verrattuna. Suurimpana etuna toteutetussa järjestelmässä verrattuna pelkkään satelliittipaikannukseen on paikannustarkkuuden säilyminen lyhytkestoisilla (n. 20s) GPS-vastaanottimen katvealueilla.
  • Happikonvertterisimulaattorin yhdistäminen terästehtaan tuotannonohjausjärjestelmään
    (2002) Oksanen, Timo
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
  • Traktorin ja työkoneen yhdistetty navigointi
    (2008) Backman, Juha
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Tämä diplomityö on tehty osana Farmix-tutkimusprojektia, jonka tavoitteina oli tutkia ja kehittää traktorin ja työkoneen integroitua automaatiota. Tässä työssä on kokeiltu ja kehitetty yhdistettyä traktorin ja hinattavan työkoneen navigointi-järjestelmää, joka käyttää hyväkseen sekä satelliitteihin pohjautuvaa globaalia paikannusjärjestelmää, että lokaalia edellisen työjäljen mittaavaa järjestelmää. Pääpaino työssä on keskittynyt eri polunseurantamenetelmiin. Käytetyt menetelmät olivat malliprediktiivinen säädin ja tähtäyspistemenetelmä. Navigointi-järjestelmä toteutettiin traktorin ja kylvölannoittimen yhdistelmälle käyttäen hyväksi näiden väyläpohjaista ohjausta. Työkoneen ohjaus toteutettiin kylvölannoittimen aisaan lisätyn ohjattavan nivelen avulla. Järjestelmää testattiin pelto-olosuhteissa. Testeissä aisan ohjauksesta osoittautui olevan hyötyä työkoneen hallinnassa. Lisäksi malliprediktiivinen säädin vaikuttaisi toimivan paremmin kuin erillisten säätimien yhdistelmä. Sääolosuhteiden takia kattavia testejä ei päästy tekemään. Työssä kuitenkin todennettiin perusjärjestelmän toimivuus ja saatiin uusia kehiteltäviä ideoita.
  • Lehmien elektroninen paikantaminen ja käyttäytymisen tarkkailu sisätiloissa
    (2019-10-29) Tissari, Ville
     Sähkötekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
  • Leikkuupuimuri - mittaus, mallinnus ja säätö
    (2009) Matikainen, Ville
     Elektroniikan, tietoliikenteen ja automaation tiedekunta | Bachelor's thesis
  • Lennokeilla toteutettu multispektri- ja lämpökuvaus maanviljelyssä
    (2019-05-12) Piesala, Ville
     Sähkötekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
  • Lentävät anturit puutarhaviljelyssä
    (2016-12-23) Vuori, Ilkka
     Sähkötekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
  • Maataloustraktorin automaattiohjaus
    (2017-05-05) Reippainen, Ville
     Sähkötekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis