aalto1 untyped-item.component.html
Development of autonomy in agricultural robotics
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
56
Series
Abstract
This study presents how autonomy in agricultural robots has evolved over the years and what are its possible future directions. The study consists of a literature review regarding agricultural robots and an analysis. It includes scientific papers, robotics companies’ publications and textbooks. The main objective is to come to an under-standing regarding what methods and techniques are used to increase autonomy in agricultural robots and vehicles from their first intents to their modern counterparts and their future forms.
It is discovered that early intents of autonomous agricultural vehicles date back to early 1900’s. These were purely mechanical systems with zero level of autonomy although they were driverless. Few decades later new technologies were investigated with no success. Early autonomous levels based on SAE J3016 were reached in around 1990’s when first vision based local navigation was invented. Combining other technologies such as GPS and LiDAR, agricultural robots and vehicle started to increase their autonomy. Agricultural robots started to evolve and focus on specific tasks such as weeding, fruit picking and pest control which broaden the use cases of autonomy. Driverless tractors and other agricultural robots and vehicles exist which can solve problems which come their way due the highly developed algorithms and artificial intelligence. Nowadays there exist several general and task specific autonomous agricultural robot solutions which are operational and robust. These autonomous robots rely on humans only in cases where they cannot solve the issue that their facing. Legislations and standards are yet to be established even though some laws and standards partially include agricultural robots.
Although advances in autonomy have been made, full autonomy is yet to be reached. Agricultural robots still require human operators to solve surging challenges which the robots cannot solve on their own and to make sure that safety related concerns are managed. The same issues and obstacles are still present. New investments in agricultural robotics will be made in the future due the climate change and the issues it provokes. This will accelerate the development of autonomous agricultural robots and thus increase their level of autonomy.
Tässä diplomityössä esitetään, miten maatalousrobottien autonomia on kehittynyt vuosien varrella ja mitkä ovat sen mahdolliset tulevaisuuden suunnat. Tutkimus koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja sen analyysistä. Se sisältää tieteellisiä artikkeleita, yritysten julkaisuja ja oppikirjoja. Päätavoitteena on ymmärtää, mitä menetelmiä ja tekniikoita käytettiin maatalousrobottien ja -ajoneuvojen autonomian lisäämiseen niiden ensimmäisistä yrityksistä nykyaikaisiin vastineisiin ja niiden tuleviin muotoihin.
Tutkimuksessa havaitaan, että autonomisten maatalousajoneuvojen varhaiset yritykset juontavat juurensa 1900-luvun alusta. Nämä olivat puhtaasti mekaanisia laitteita, joilla ei ollut autonomiaa, vaikka ne toimivatkin ilman kuljettajaa. Muutama vuosikymmen myöhemmin uusia teknologioita tutkittiin ilman merkittäviä tuloksia. Varhaiset SAE J3016:een perustuvat autonomiset tasot saavutettiin noin 1990-luvulla, kun ensimmäinen visioon perustuva paikallinen navigointi kehitettiin. Yhdistämällä muita teknologioita, kuten GPS ja LiDAR, maatalousrobotit ja ajoneuvot alkoivat lisätä autonomiaansa.
Maatalousrobotit alkoivat kehittyä ja suuntautua tiettyihin tehtäviin, kuten kitkemiseen, hedelmien poimimiseen ja tuholaisten torjuntaan. Nykyään on olemassa yleis- ja tehtäväkohtaisia kuljettamattomia traktoreita ja muita maatalousrobotteja ja -ajoneuvoja, jotka voivat ratkaista kohtaamiaan ongelmia pitkälle kehittyneiden algoritmien ja tekoälyn avulla. Lainsäädäntöä ja standardeja ei ole vielä laadittu, vaikka jotkin lait ja standardit sisällyttävät osittain myös maatalousrobotit.
Vaikka autonomiassa on edistytty, täysi autonomia on vielä saavuttamatta. Maatalousrobotit vaativat edelleen ihmisiä ratkaisemaan nousevia haasteita, joita robotit eivät pysty ratkaisemaan yksin, ja varmistamaan, että turvallisuuteen liittyvät huolenaiheet hoidetaan. Samat ongelmat ja esteet ovat edelleen olemassa kuten kehityksen alkuaikoina. Uusia investointeja maatalouden robotiikkaan tehdään tulevaisuudessa muun muassa ilmastonmuutoksen ja sen aiheuttamien ongelmien vuoksi. Tämä nopeuttaa autonomisten maatalousrobottien kehitystä ja lisää siten niiden autonomiaa.