Boksen som lar brøytebilene kjøre autonomt

Det engelske ordet sweeper betyr gatefeier på norsk. På en flyplass er en sweeper noe helt annet, nemlig et spesialbygget kjøretøy som holder rullebanene fri for snø. Nå tar Kongsberg-selskapet Yeti Move gatefeieren ut av førersetet med nyutviklet teknologi for autonom snømåking. Data Respons R&D Services designer og produserer boksen som forbinder det hele.

Brøytebilene på Oslo Gardemoen og Stockholm Arlanda lufthavn kjører i formasjon. Den fremste bilen viser veien, mens de andre følger etter, litt sideforskjøvet fra hverandre som en stor plog. Slik gjør de for å rydde en rullebane raskest mulig og dermed forsinke flytrafikken minst mulig. Yeti Move jobber med å automatisere kolonnekjøringen av måkebilene. Selskapet, som ble etablert i 2015, eies av Øveraasen, som produserer snøryddingsutstyr, og den svenske produsenten av bl.a. hagemaskiner Husqvarna.

Øveraasen produserer verdens største brøytebiler, og bl.a. også den spesielle sweeperen som med en kombinasjon av plog og børste holder rullebanene fri for snø. Yeti Move lot i vintersesongen 2018/19 sine to første autonome Øveraasen-sweepere prøvekjøre på Gardermoen. De kjørte til sammen 2500 km, som en del av flyplassens flåte av ryddekjøretøy. I 2019 inngikk selskapet en av de første kommersielle kontraktene i verden for autonom snømåking med den svenske flyplassoperatøren Swedavia.

Alt i én boks

Nå skal både Arlanda og Gardermoen anvende en flåte av autonome sweepere. I den forbindelse ba Yeti Move om bistand fra Data Respons R&D Services. Oppgaven var å designe og produsere boksen som oversetter GPS-data og kommandoer fra Yeti Moves autonomi-software til kontrollsignalene som styrer kjøretøyets drive-by-wire-system. Boksen heter Yeti Move Autonomy Kit.

Prosjektleder og systemarkitekt Daniel Omsland forklarer:

– Yeti Move hadde selv designet en prototype av denne boksen. Den satt i styrehuset og bestod av en rekke hyllevarekomponenter. Komponentene hadde hver sin kapsling, konnektor og sertifisering. Data Respons R&D Services fikk i oppgave å designe en ny prototype som passet inn i ett hus, både for å redusere produksjonskostnaden og for å gjøre kontrollboksen så robust at den også kunne monteres på utsiden av kjøretøyet, f.eks. på taket.

Boksen inneholder bl.a. en datamaskin, basert på en Nvidia Jetson-modul, som prosesserer data basert på Yeti Moves autonomi-algoritmer. I tillegg inkluderer den strømforsyning, en Ethernet-svitsj og moduler for kommunikasjon og GNSS-navigasjon, samt et IMU treghetsnavigasjonssystem. Vi har også laget en BSP (board support package) som består av et Linux Yocto operativsystem og APIer slik at Yeti Moves autonomi-applikasjon kan få tilgang til boksens hardware.

Drive-by-wire

Tom Holtermann Andersen, leder for Data Respons R&D Services sin Kongsberg-avdeling, fremhever kontrollboksens omfattende konnektorgrensesnitt, som bl.a. består av antennekontakter for 4G, 5G og GNSS. I tillegg er det interface mot kjøretøyets CAN-bus. Det er gjennom denne at boksen styrer kjøretøyets drive-by-wire-system. Den er levert av tyske Schaeffler Paravan og ble opprinnelig utviklet for joystick-kontroll av biler for funksjonsnedsatte individer.

CTO i Yeti Move, Anders Fuglesteg Nilsen, forklarer:

– Boksen inneholder et mobilmodem, som kobles til vårt flåtekontrollsystem, som ligger i Azure. Via boksen og separate grensesnitt aktuerer vi drive-by-wire-systemet og styrer børsten som henger bak på kjøretøyet, bl.a. børsteretning og hastighet.

– I starten av prosjektet ønsket vi en enhet som var designet for montering inne i førerhuset. Men, vi konkluderte raskt med at det var bedre å ha en dedikert kontrollboks som tålte å sitte utenfor kjøretøyet. Dermed blir boksen mer anvendelig for f.eks. militære kjøretøy, hjullastere, for autonome kjøretøy i industrien eller for brann og redning. Boksen kan også brukes til retrofitting av eksisterende kjøretøy. I tillegg er det nærliggende å montere den på større gressklippere, da vår eier Husqvarna er storprodusent av gressklippere.

Figur 1: Yeti Move Autonomy Kit

Autonomi i landbruket

Data Respons R&D Services skal i første omgang bygge 20 kontrollbokser for Yeti Move, hvor de fleste skal installeres i autonome brøytebiler på Arlanda og Gardermoen. I tillegg skal en av boksene monteres i en Valtra traktor. Yeti Move jobber også med å utvikle løsninger til landbruksindustrien.

– Vi ser på mange ulike bruksområder for å velge ut de områdene som har størst potensial i forhold til vår autonome løsning, forklarer Anders Fuglesteg Nilsen.

– I den forbindelse er det viktig at vi bygger en teknisk infrastruktur som er robust og fleksibel. For eksempel må skytjenesten vi utvikler være skalérbar slik at vi kan støtte autonome systemer over hele verden. Det samme gjelder kontrollboksen. Den skal kunne brukes i mange ulike applikasjoner og Data Respons R&D Services har hjulpet oss med å bygge en boks som oppfyller disse kravene. Det handler om å ha én maskinvareplattform for alle våre løsninger. Og i fremtiden vil Data Respons også måtte støtte dette maskinvareoppsettet og gjøre Lifecycle Management på det.

Yeti Moves autonome kolonner av brøytebiler er bemannet av én sikkerhetssjåfør, plassert i bilen foran. Sjåføren betjener ikke kjøretøyet direkte, men kan om nødvendig overstyre parametere for alle kjøretøy i kolonnen, som hastighet eller stanse operasjonen dersom man må vente på annen trafikk. Ifølge Anders Fuglesteg Nilsen kan sikkerhetssjåføren så langt ikke unnlates, da det enda ikke finnes sensorsystemer som er pålitelige nok til å kunne fungere feilfritt i tøffe værforhold med storm og snødrev.