Autonomous sailing robot for marine research

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2018-05-14
Department
Major/Subject
Translational Engineering
Mcode
ELEC3023
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
5+45
Series
Abstract
Åland Sailing Robots is a project whose goal is to create an environmentally friendly autonomous marine research vessel, using a sailboat. Autonomous sailing robots bring their own set of problems such as navigating with the wind, and avoiding other boats or rocks. Åland Sailing Robots outfitted a one man sailing boat with actuators, sensors, and control logic for autonomous sailing. As main propulsion for the boat a wingsail was chosen since it is easier to control than a regular sail. The boat was also fitted with a self-steering mechanism that operates using wind power. The CAN bus was chosen as the main communication protocol between different systems in the robot, since it is robust and new nodes can easily be added or removed. The navigation logic is made up of many simple voters working independently towards their own goal, their votes are added together to achieve the desired course. The boat won the World Robotic Sailing Championships 2017, where the tests were: covering an area as efficiently as possible, keeping as close as possible to a position for 5 minutes, and a race around buoys. The structure of the thesis is the following. First some other similar projects are presented shortly, and then a literary study of the technology used in the robot and possible alternatives, focusing on propulsion and communication methods. Then the thesis goes through the specific implementations in the boat in detail, considering solutions and problems that arose. Finally some results from test simulations and from the World Robotic Sailing Championship 2017 are presented.

Åland Sailing Robots är ett projekt vars mål är att skapa en miljövänlig autonom marin forskningsplattform av en segelbåt. Autonoma segelbåtar medför egna problem, till exempel navigering med vinden och undvikandet av andra båtar eller stenar. Åland Sailing Robots utrustade en en-persons segelbåt med aktuatorer, sensorer och styrlogik för autonom segling. Till framdrivning valdes ett vingsegel eftersom det är enklare att kontrollera än ett vanligt segel. Båten förseddes också med en självstyrande mekanism som använder vindkraft. Kommunikationen mellan olika system i båten sker huvudsakligen via CAN-buss, eftersom det är ett robust protokoll och nya noder kan enkelt läggas till eller tagas bort. Navigations logiken består av flera enkla system som fristående röstar för sitt eget mål, deras röster räknas sedan ihop för att uppnå önskad kurs. Båten tog första plats i World Robotic Sailing Championships 2017, där tävlingsmomenten var: att täcka en yta så bra som möjligt, att hålla sig så nära som möjligt till en position i 5 minuter, och en kapplöpning runt bojar. Arbetets struktur är följande. Först presenteras några andra liknande projekt kortfattat, sen en litterär studie om teknologin i roboten och möjliga alternativ med fokus på framdrivning och kommunikation. Sen beskrivs implementationen i båten mer detaljerat, inklusive lösningar och problem som uppstod. Till sist presenteras resultat från simulationer och World Robotic Sailing Championship 2017.
Description
Supervisor
Särkkä, Simo
Thesis advisor
Friebe, Anna
Keywords
robot, sailing, autonomous, communication, marine
Other note
Citation