1. No category

Med robotsegelbåt till Sverige
- Vaddå, utan besättning?
Andreas Enqvist, Daniel Henriksson
Högskolan på Åland
Serienummer 2014:41
Sjöfart
1458-1531
Examensarbete
Högskolan på Åland
Utbildningsprogram:
Sjöfart
Författare:
Andreas Enqvist, Daniel Henriksson
Arbetets namn:
Med robotsegelbåt till Sverige – Vaddå, utan besättning?
Handledare:
Henrik Nordlund
Uppdragsgivare:
Ronny Eriksson
Abstrakt:
Sjöfarten står inför stora framtida utmaningar vad gäller konstadseffektivitet och miljö. Detta
har skapat grogrund för utvecklingen av alternativa energikällor samt tekniska lösningar.
Genom en internationell utmaning, The Microtransat Challenge, sporras utvecklingen av
autonomt seglande farkoster. Högskolan på Åland är en del i det internationella nätverket där
målsättningen är en transatlantisk seglats.
Syftet med detta arbete är att undersöka vad som bör tas i beaktande inför delmålet att segla
till Sverige från Åland med en autonom segelbåt. Syftet är också att beskriva de tekniska
komponenter och lösningar som en segelrobot innehåller.
Data har producerats genom studieresa, testseglatser, tekniska experiment med analys,
litteraturstudier samt sökning på Internet. En ruttplan för en seglats till Sverige har utarbetats
med Högskolans ECDIS-utrustning.
Resultatet visar att en mängd olika faktorer påverkar en seglats över Ålands hav. Vind- och
väderförhållanden bör tas i beaktande samt val av tidpunkt på året. Användningen av teknisk
utrustning såsom skot och roder är energikrävande och ställer krav på anpassad
batterikapacitet. Testet av programvara visade att ordergivning till roder under kryss
fungerade bra men att ofiltrerad data från sensorer plötsligt kan ge kraftigt avvikande
kommandon.
Slutsatserna är att det inte är möjligt att segla till Sverige med nuvarande båt. Alltför många
osäkra faktorer minskar möjligheterna för att lyckas. Uppdatering av den tekniska
utrustningen är nödvändig likaså finns ett stort behov av ytterligare testseglingar.
Nyckelord (sökord):
Sjöfart, robotsegelbåt, ruttplan, The Microtransat Challenge
Högskolans serienummer: ISSN:
Språk:
Sidantal:
2014:41
1458-1531
Svenska
71
Inlämningsdatum:
Presentationsdatum:
Datum för godkännande:
18.11.2014
04.12.2014
15.12.2014
Degree Thesis
Högskolan på Åland / Åland University of Applied Sciences
Study program:
Maritime studies
Author:
Andreas Enqvist, Daniel Henriksson
Title:
Sailing a Robot to Sweden – What, without a Crew?
Academic Supervisor:
Henrik Nordlund
Technical Supervisor:
Ronny Eriksson
Abstract:
The maritime industry is facing large challenges concerning cost effectiveness and
environment. This has sparked an evolution in development of alternative energy sources
and different technical solutions. Through an international challenge, The Microtransat
Challenge, the development of independent autonomous sailing vessels is spurred.
Högskolan på Åland is a part of this international network with the goal set on a transatlantic
sail trip.
The purpose of this Degree Thesis is to examine what needs to be considered before
completing the next milestone of sailing to Sweden from Åland with an autonomous sailboat.
We are also looking into the technical components and solutions that this robot contains.
Data has been produced through educational trips, testing, technical experiments with
analysis, reading of literature and through Internet research. One route suggestion for sailing
to Sweden has been produced using the schools ECDIS equipment.
The results show that a large amount of factors play important roles in a trip over sea of
Åland. Wind and weather needs to be taken into consideration when choosing the time of
year the trip will take place. The use of technical equipment such as rudder and actuator puts
great demand on batteries and power configuration. Our software test showed that the orders
given during tack worked well but some unfiltered data from the sensors suddenly would
give strongly varying commands.
The conclusion is that it is currently not possible to make the trip to Sweden with the setup at
hand. There are still far too many uncertainties that diminish the chances of success.
Updating of the technical equipment is also necessary and there is a great need of further trial
runs.
Key words:
Seafaring, robot sailingboat, route, The Microtransat Challenge
Serial number:
ISSN:
Language:
Number of pages:
2014:41
1458-1531
Swedish
71
Handed in:
Date of presentation:
Approved on:
18.11.2014
04.12.2014
15.12.2014
INNEHÅLLSFÖRTECKNING
Definitioner
6
1
7
2
INLEDNING
1.1
Syfte
8
1.2
Avgränsning
8
BAKGRUND
9
2.1
The Microtransat Challenge
9
2.2
Regelverk för undvikande av kollisioner till sjöss (COLREGs)
10
2.3
Väderförhållanden i Ålands hav
11
2.4
Prototyp 1
12
2.5
Minitolvan
14
2.6
Uppföljning av rutt och position
17
2.7
Strömförbrukning
18
2.8
Programvarans loop
18
3
METOD
20
5
RESULTAT
21
5.1
Ruttplan Berghamn - Grisslehamn
21
5.2
Studieresa till Brest
23
5.3
Händelsedagbok
23
5.4
Testsegling prototyp 1 (maj 2013)
24
5.5
Test av programvara (september 2014)
25
6
DISKUSSION
27
7
SLUTSATS
30
BILAGOR
34
4
Figur 1 Alternativa seglingsrutter över Atlanten ........................................................................ 9
Figur 2 Breizh Spirit DCNS ..................................................................................................... 10
Figur 3: Rasberry Pi Model B .................................................................................................. 13
Figur 4: GlobalSat BU-353 (USGlobalSat Inc., 2014)............................................................. 13
Figur 5: Futaba S3003 servo (Hobbico, Inc, 2014) .................................................................. 13
Figur 6: Pololu Micro maestro (Pololu Corporation, 2014) ..................................................... 14
Figur 7: Ställdon för roder (Pololu Corporation, 2014)............................................................ 15
Figur 8: Ställdon för segel (Pololu Corporation, 2014) ............................................................ 15
Figur 9: Motorkontroller kort (Pololu Corporation, 2014) ....................................................... 15
Figur 10: Motorkontroller kort (Pololu Corporation, 2014) ..................................................... 16
Figur 11:Vattentät box (Elfa Distrelec OY, 2014) ................................................................... 16
Figur 12: Vattentät koppling (Elfa Distrelec OY, 2014) .......................................................... 16
Figur 13: Vindsensor (LCJ Capteurs, 2014) ............................................................................. 17
Figur 14: yellowbrick (YB Tracking Ltd, 2014) ...................................................................... 17
Figur 15: Ruttplan..................................................................................................................... 21
Figur 16: Första delen av rutten ................................................................................................ 22
Figur 17: Slutet på rutten .......................................................................................................... 22
Figur 18: Prototyp1 vid testsegling1 ........................................................................................ 24
Figur 19: Mini-12 vid sidan av RIB ......................................................................................... 25
Figur 20 Exempel på loggad data ............................................................................................. 26
Tabell 1: Tabell över signifikant våghöjd i meter (SMHI, 2010) ............................................. 12
Tabell 2 Max effekt enligt Kjell Dahls tester kontra antagen förbrukning .............................. 18
5
Definitioner
AIS
Automatic identification system
BTW
Bearing to waypoint
COG
Course over ground
COLREG
Convention on the International Regulations for Preventing
Collisions at Sea
CTS
Course to steer
ECDIS
Electronic chart display and information system
GPS
Global positioning system
Heading sensor
Visar vilken riktning stäven pekar
IP65
Anger dammtäthets- och vattentäthetsgraden
IRIDIUM
Nätverk för global satellitkommunikation
IRSC
International robotic sailing conference
MIL
Standard för väderresistens
RC
Radio control
SMHI
Sveriges meterologiska och hydrologiska institut
Signifikant våghöjd
Medelvåghöjden av den högsta tredjedelen
SD
Secure digital
USB
Universal serial bus
WIG
Wing in ground
WP-Waypoint:
Position som man eftersträvar att nå
WRSC
World robotic sailing championships
6
1 INLEDNING
Sjöfarten står inför stora utmaningar vad gäller kostnadseffektivitet samtidigt som
miljökraven skärps. Segelfartyg som stått för sjötransporter i århundraden och som
ersattes av motoriserade fartyg står nu åter i fokus. Kan det vara möjligt med dagens tekniska
lösningar att återigen utnyttja vindkraft?
Internationellt finns en utmaning, ”The Microtransat Challenge” som strävar till att sporra
utvecklingen av autonoma farkoster och skapa förutsättningar för en resa över Atlanten.
Utmaningarna för en seglande robot är många och speciella krav ställs bland annat på
hållbarhet, energieffektivitet och elförsörjning.
Uppgifterna för en autonom seglande farkost är många och varierande. Vattenbiologiska och
kemiska undersökningar över längre tid kan med fördel utföras av robotar likaså
provtagningar och akustiska mätningar. Farkoster utrustade med ekolod kan undersöka
isbildning och issmältning i arktiska områden.
Som ett led i profilering och marknadsföring har Högskolan på Åland därför startat ett projekt
kallat ”Åland Sailing Robots”. Initiativtagare är vicerektor på sjöfartsprogrammen Ronny
Eriksson. Målsättningen för vår del i projektet är att göra förberedelser samt undersöka om
det är möjligt att segla med en autonom segelbåt till Sverige under hösten 2014.
Genom kontinuerlig positionering kan båtens rutt följas under överfarten. Projektet ska vara
en levande del av utbildningen och ska i huvudsak utföras av studenter på de olika
programmen. Genom Högskolans deltagande i utvecklingen av autonoma farkoster ges
möjligheter till internationella kontakter samtidigt som studenterna ges möjlighet att jobba
med konkreta framtida potential inom många olika områden.
Med detta slutarbete har vi fått en inblick i autonoma seglande farkosters potential som
framtida transportmedel. Vårt arbete är endast en liten del av Högskolans projekt men bidrar
till helheten genom dokumentation, experiment samt genom framtagandet av en ruttplan.
7
1.1 Syfte
Vårt syfte med detta arbete är att undersöka om studenterna vid Högskolan på Åland kan
producera en segelrobot som autonomt kan ta sig till Sverige under vår studietid.
Syftet besvaras med hjälp av frågeställningarna:

Robotsegelbåt, hur ser den ut på insidan?

Vad ska man tänka på inför en seglats till Sverige?
1.2 Avgränsning
I arbetet har vi valt att inte djupare beskriva programmeringen eller seglingsteknik. Vi ser
istället närmare på principer och beskriver processer. I enlighet med syftet kommer vi inte att
beskriva förberedelser eller utmaningar inför en transatlantisk seglats utan koncentrerar oss på
en seglats över Ålands hav.
8
2 BAKGRUND
I detta kapitel beskriver vi tävlingen som fungerat som startskott för projektet. Vidare tar vi
upp regler och väderfaktorer som man bör ha kännedom om innan man läser våra slutsatser.
Vi presenterar både den mindre prototyp 1 och den större minitolvan som används i testerna.
Där presenterar vi komponenter, programloop samt förväntad strömförbrukning.
2.1 The Microtransat Challenge
The Microtransat Challenge är en tävling över Atlanten för autonoma segelbåtar. Syftet är att
stimulera utvecklingen av autonoma farkoster. Den tävlingen hölls 2005 och lanserades av
institutionerna Aberystwyth University, Storbritannien och ENSICA, Frankrike. (The
Microtransat Challenge, 2014b)
Det finns två rutter beroende på om starten går i Europa eller USA. Team från Europa startar
vid en linje söder om Irland och går i mål vid en linje norr om Venezuela. Team som väljer
norra ruten från USA startar vid en linje öster om Nova Scotia och går i mål vid en linje söder
om Irland.
Båda rutter är baserade på storcirkelberäkning. Den södra rutten är dock betydligt längre och
består av ca 2 500 nautiska mil jämfört med den norra som består av ca 1 600 nautiska mil
(Figur 1). (Gibbons-Neff & Miller, 2011)
Norra rutten ca. 1 600
nautiska mil
Södra rutten ca.
2500 nautiska mil
Figur 1 Alternativa seglingsrutter över Atlanten
9
Deltagande team måste förhålla sig till detaljerade regler för att få delta. Dessa omfattar bland
annat säkerhet, byggnadstekniska kriterier, registrering och uppföljning av position och
startplats. Deltagande båt måste segla autonomt minst 40 nautiska mil till startlinjen för att
över huvudtaget få klartecken att tävla. (Se bilaga 1)
Den första transatlantiska tävlingen planerades till Portugal med start 2008 men försenades.
Det första officiella försöket startade from Valentia, County Kerry, Irland i september 2010.
Flera team var anmälda till försöket men enbart Aberystwyth University lyckades sjösätta en
funktionsduglig båt. Segelbåten spårades i 18 dygn varefter kontakten bröts. Båten hade då
tillryggalagt 47 nautiska mil. Sedan tävlingen öppnades har två båtar korsat startlinjen. Först
ut var ENSTA Bretagne, Frankrike med båten Breizh Spirit DCNS (Figur 2) som loggades i 4
dagar och 17 timmar sommaren 2012. (The Microtransat Challenge, 2014b)
Figur 2 Breizh Spirit DCNS (The Microtransat Challenge, 2012)
År 2013 lyckades Ecole Naval, Frankrike korsa startlinjen med segelbåten Erwan 1. Båten
loggades i 4 dagar och 5 timmar innan den upphörde med att ge positionsangivelser. Den
hittades av ett förbipasserande fartyg och togs tillbaka till Frankrike. (The Microtransat
Challenge, 2014b)
År 2014 har så långt två transatlantiska försök gjorts varav det första i ostlig riktning. US
Naval Academy sjösatte i maj segelbåten Aboat Time som loggades i 5 dagar och 12 timmar,
varefter den kolliderade med ett annat fartyg. (The Microtransat Challenge, 2014c)
2.2 Regelverk för undvikande av kollisioner till sjöss (COLREGs)
IMO:s Internationella sjövägsregler (COLREGs) bildar en solid bas för sjöfarten. Där
framställs noggrant fartygs inbördes väjningsskyldigheter samt krav till bland annat ljud och
ljussignaler. Enligt Internationella sjövägsreglerna, Regel 3. allmänna definitioner, definieras
10
ett fartyg enligt följande: ”med fartyg avses varje farkost, inklusive ej deplacerande farkost,
WIG-farkost och sjöflygplan, som används eller kan användas till transport på vatten”
(Sjöfartsverket, 2004)
En obemannad autonom farkost passar således per automatik inte in i IMO:s definition på
fartyg. Denna problemställning kan få konsekvenser och är något som tolkats i Mictrotransat
Challenges regelverk för genomförandet av en transatlantisk seglats. Enligt regelverket tolkas
en autonom segelbåt som ett fartyg som inte är avsett för att ta last och faller således utanför
COLREGs definition av ett fartyg. Ärendet har diskuterats med representanter för IMO och
franska och brittiska kustbevakningen och man har enats om att definiera en autonom farkost
till sjöss som en boj.
2.3 Väderförhållanden i Ålands hav
I Östersjön finns inga starka permanenta strömsystem. Starka strömmar bildas främst av
tidvatten och bottentopografiska orsaker men då dessa för oceanbassängerna typiska fenomen
saknas runt Åland får istället vinden större betydelse. Eftersom Ålands hav ligger på tröskeln
till Bottenhavet och Östersjön påverkas strömmarna tydligt på grund av vindriktning och
vindhastighet i de större bassängerna.
Corioliseffekten har viss betydelse då den påverkar avrinningen från det svenska fastlandet ut
i Östersjön. Vattenströmmarna böjer således av åt höger vilket skapar en sydgående kustström
längs med svenska fastlandet. (SMHI, 2011)
Den mest självklara och avgörande väderparametern för en segelbåt är vind. Enligt SMHI är
den mest vanliga vindriktningen i området kring Ålands hav nordväst. Vindriktningen har
mätts sedan 1901. (Wern & Bäring, 2009)
Våghöjden på Ålands hav kan bedömas utifrån data från vågbojar som finns utplacerade längs
med kusterna i Östersjön. De närmaste bojarna som SMHI använder är Finngrundet i södra
Bottenhavet och Huvudskär Ost i norra Östersjön. Flera olika parametrar kan mätas, däribland
signifikant våghöjd, max våghöjd, period och våglängd. (SMHI, 2010)
11
Enligt tabell 1. är den signifikanta våghöjden som lägst vid Finngrundet och Huvudskär Ost
under perioden maj, juni. Den signifikanta våghöjden (medelvåghöjden av den största
tredjedelen) är som högst under perioden december, januari. (Wern & Bäring, 2009)
Tabell 1: Tabell över signifikant våghöjd i meter (SMHI, 2010)
Havsområde
Södra botte nhave t
Norrra Öste rsjön
Station
Finngrunde t
Huvudskär Ost
januari
februari
mars
april
maj
juni
juli
augusti
september
oktober
november
december
1,4
1,1
1,1
0,8
0,5
0,5
0,6
0,8
0,8
1,1
1,3
1,0
1,5
1,2
1,0
0,7
0,6
0,7
0,7
0,8
1,1
1,3
1,4
1,5
2.4 Prototyp 1
När projektet inleddes användes Ronny Erikssons radiostyrda segelbåt som utgångspunkt.
Båten är av typ RC Ocean going yacht. På så sätt kunde man snabbt komma igång med
arbetet att montera utrustning såsom ställdon, processor och energiförsörjning.
Prototyp 1 är inköpt från en hemsida som heter Hobbyking och levereras som en byggsats där
man endast behöver lägga till egen ballast på ca 1,3 kg. Vill man segla den radiostyrt behöver
man dessutom ett radiosystem och en kontroll. Den har en total längd på 1000 mm, höjd 2200
mm, vikt 3565 g, segelarea 0,52 m2, och ett djupgående på lite över 500 mm. (Hobbyking,
2014)
I prototyp 1 har man bytt diverse komponenter som får vår prototyp att skilja sig från
originalmodellen. Hjärnan i vår robot är en liten dator som heter Rasberry Pi (Figur 3).
Datorns operativsystem förvaras på ett SD–minneskort som enkelt kan bytas ut.
(Ålandsailingrobots, 2014/a)
12
Mått: 85x54 mm
Vikt: 45 g
Operativsystem: Linux
CPU: 700 MHz
GPU: Broadcom Video core IV
Minne: 512 Mb
Figur 3: Rasberry Pi Model B (Bilaga 2)
Vår Rasberry Pi skall modifieras med en påbyggnadsmodul som heter Sleepy Pi. Denna enhet
kontrollerar hur Rasberryn skall vara aktiverad och hur länge. Den möjliggör alltså att
Rasberryn bara är aktiv med vissa intervall. Som robotens huvudsakliga
navigationsinputsensor har vi en GPS av modell GlobalSat BU-353 (Figur 4) som ansluts till
Rasberryn med hjälp av USB. (Ålandsailingrobots, 2014/a)
Figur 4: GlobalSat BU-353 (USGlobalSat Inc., 2014)
Robotens muskler är servon av typ Futaba S3003 (Figur 5), (Ålandsailingrobots, 2014/a)
Mått:40x20x36
mm
Vikt: 37 g
Vid 4,8 V ger den 3,2 kg/cm drag och
fart på 0,23 sekunder per 60 grader.
Vid 6 V ger den 4,1 kg/cm
drag och fart på 0,19
sekunder per 60 grader.
Figur 5: Futaba S3003 servo (Hobbico, Inc, 2014)
För att knyta ihop servona med Rasberry Pi:n så använder man ett kontrollkort, Polulo Micro
Maestro (Figur 6), som gör att Rasberryn kan kontrollera alla olika servon individuellt. Kortet
kopplas med hjälp av USB in i Rasberryn och sedan vidare in i varje servo individuellt.
(Ålandsailingrobots, 2014/a)
13
Mått: 22x30 mm
Vikt: 3 g
Kanaler:6
Skript storlek: 1 kb
Puls spann: 60-3280us
Figur 6: Pololu Micro maestro (Pololu Corporation, 2014c)
2.5 Minitolvan
Efter de inledande testseglingarna föddes tanken på en ny segelrobot. Prototyp 1 hade spelat
ut sin roll som det första experimentet och nu behövdes en större och mer ändamålsenlig båt.
Tanken var att en större båt skulle byggas men då detta tog för lång tid beslöt vicerektor
Ronny Eriksson att en båt skulle köpas in. På så sätt kunde projektet pågå utan uppehåll.
Resultatet blev en så kallad minitolva som köptes från Jakobstad, Finland.
Minitolv är benämningen på en klass för tävlande segelbåtar. Klassens officiella namn är
International 2.4 Metre Class och seglas idag världen runt. Att klassen kallas minitolv har sitt
ursprung i att de första båtarna gjordes som en kopia av de klassiska tolvorna i skala 1:5
(12/5=2,4). (Svenska 2.4mR Förbundet, 2014)
Klassen är en så kallad konstruktionsklass vilket innebär att båtarna byggs efter en formel
vars resultat skall bli 2,4 m. Längden kan således variera och beror på övriga parametrar i
formeln. En typisk minitolva är ca 3 meter lång, ca 0,8 m bred och har en segelyta på ca 7 m².
Båten seglas av en person. Detta betyder att den är designad för att bära ca 80 kg vilket passar
bra med tanke på våra behov. Minitolvan har en rejäl köl och kan inte välta. Den har
flytelement i för och akter – även helt vattenfylld flyter den i upprätt läge. (Svenska 2.4mR
Förbundet, 2014)
Vår minitolva innehåller i grunden samma komponenter som den mindre prototyp 1 men har
förutsättningar för att klara längre seglatser. Som följd av ett större deplacement kan båten
utrustas med flera och större blybatterier. Samma hårdvara används med undantag för större
ställdon. Den mindre Futabaservon har bytts ut mot rejälare ställdon från Concentric
international. Ställdonen finns i två olika storlekar, en långsammare och starkare som används
till rodret (Figur 7), och en snabbare och svagare till seglen (Figur 8). (Ålandsailingrobots,
2014/b)
14
LACT8P-12V-20
Slaglängd: 203,2 mm
Vikt: 1,4 kg
Utväxling: 20:1
Linjär fart: 12,7 mm/s
Linjär kraft: 50 kg
Figur 7: Ställdon för roder (Pololu Corporation, 2014b)
LACT12P-12V-5
Slaglängd: 304,8 mm
Vikt: 1,6 kg
Utväxling: 5:1
Linjär fart: 43,2 mm/s
Linjär kraft: 15,4 kg
Figur 8: Ställdon för segel (Pololu Corporation, 2014a)
I minitolvan använder vi även en motorkontroller som heter Polulu Jrk 21v3 (Figur 9) och
12v12 (Figur 10) som gör att Rasberryn kan kontrollera ställdonen. (Ålandsailingrobots,
2014/b)
JRK 21V3
Motorkanaler: L
Operationsspänning: 5-28 V
Regelbunden ström: 3 A
Pikström: 5 A
Autobauderate: 300-115,200bps
Tillgänglig fast bauderate: 300-115,200 bps
PWM-frekvenser: 20 KHz, 5 KHz
Bakslagsskydd: Ja
USB-typ: USB mini-B
Figur 9: Motorkontroller kort (Pololu Corporation, 2014e)
15
JRK 12V12
Motorkanaler: 1
Operationsspänning: 6-16 V
Pikström: 30 A
Autobauderate: 300-115, bps
Tillgänglig fast bauderate: 300-115, 200 bps
PWM-frekvenser: 20 KHz, 5 KHz
Bakslagsskydd: Ja
USB-typ: USB mini-B
Figur 10: Motorkontroller kort (Pololu Corporation, 2014d)
För att skydda alla komponenter mot vatten och fukt installeras allt i vattentäta lådor och alla
kopplingar är även vattentäta. Lådan är en IP6- klassad ABS-box (Figur 11) som har
dimensionerna 360x200x150 mm. Kopplingarna in och ut ur lådan är en MIL- klassad plugg
(Figur 12). (Ålandsailingrobots, 2014/b)
Figur 11:Vattentät box (Elfa Distrelec OY, 2014a)
Figur 12: Vattentät koppling (Elfa Distrelec OY, 2014b)
Vi har även en RC-växel som tillåter oss att växla mellan radiostyrning och autopilotprogramvaran (Ålandsailingrobots, 2014/b). Slutligen har vi en vindsensor som heter
Ultrasonic vindsensor LCJ Capteurs CV-7-C (Figur 13). (Ålandsailingrobots, 2014/a)
16
Signal: NMEA 0183 på 4Hz, MWV,XDR
Känslighet: 0,25 knop
Resolution: 0,1 knop
Räckvidd: 0,25-80 knop
Riktningskänslighet: +/- 1 grad
Upplösning: 1 grad
Kraft: 10-14 V
Temperaturspann: 10 – 55 grader
Celsius
Väderbeständighet: IP67
Vikt: 185 g
Figur 13: Vindsensor (LCJ Capteurs, 2014)
2.6 Uppföljning av rutt och position
Microtransats regelverk ställer krav på uppföljning av en segelrobots position under en
transatlantisk seglats. För att lösa problemet finns en kommersiell produkt som kallas
”Yellow Brick” (Figur 14). Systemet består av en sändare som kan logga och spara data.
Informationen kan sedan laddas upp till server via globala IRIDIUM-satelliter. Kan den inte
ladda upp positionen sparas data i minnet och laddas upp när den får kontakt. Enheten har
kapacitet för att ta kontakt och sända data 2000 gånger på en full laddning.
Under sommaren 2014 utvecklade franska utbytesstudenter vi Högskolan på Åland, ett system
för att spåra segelrobotar. Systemet använder 3G-nätverk vilket begränsar
användningsområdet till kustnära områden. Studenterna utvecklade även en hemsida för att på
ett enkelt sätt följa med de enheter som spåras. Systemet kan med fördel användas vid
tävlingar där flera enheter skall spåras och realtids information är intressant. (Bourdon &
Drouot, 2014/c)
Figur 14: Yellow Brick (YB Tracking Ltd, 2014)
17
2.7 Strömförbrukning
En av de största utmaningarna som förväntas under en längre seglats är energitillgång kontra
energiförbrukning. I minitolvan finns komponenter som har en regelbunden
strömförbrukning. Denna är enkel att räkna med men är dock inte den del som använder
mycket ström. De största förbrukarna är ställdonen som har en ytterst varierad förbrukning.
De har ett förbrukningsspann på mellan 0.5 Ampere och ända upp till 10 Ampere.
Tester har gjorts på strömförbrukningen av Kjell Dahl som är lärare på Högskolan på Åland.
Testerna gjordes då segelbåten kördes radiostyrt och målet var att skaffa sig en grov
uppfattning om hur stor förbrukning man kan förvänta sig. Detta test resulterade i en rapport
som vi senare använt för att kunna återge en ungefärlig bild av förbrukningen (tabell 2) under
en Sverigeseglats. (bilaga 4)
Tabell 2 Max effekt enligt Kjell Dahls tester kontra antagen förbrukning
Rasberry Pi
Vindsensor
GPS
Roder ställdon
Segel ställdon
Totalt
Förbrukning 12 Volt:
1st 50 Ah batteri:
Max effekt (W)
1,5
0,112
0,315
14
30
45,927
Arbetscykel
1
0,05
0,25
0,3
0,1
3,82725
13,0642106
A
h
Antagen
förbrukning
1,5
0,0056
0,07875
4,2
3
8,78435
W
0,732029167
68,30328937
A
h
2.8 Programvarans loop
När strömmen slås på i Raspberry Pi:n startas automatiskt segelrobotprogrammet. När
programmet kör igång kommer det gå in i en s.k. ”loop”. En ”loop” är något i ett program där
man kan avgöra hur länge programmet skall köra kodsnuttar om och om igen. När denna loop
går igång kommer programmet först skapa en tom databas eller loggningsfil för att sedan
ladda in konfigurationsdata från en databas. Dessa konfigurationsdata består till exempel av
roderkommandon, skotkommandon samt info om waypoints.
När programmet laddat in grundata startas GPS för att ta ut båtens position för att sedan
jämföra denna med waypoint. När kursen till waypoint räknats ut kan även rodervinklar
18
räknas ut. Vindsensorns input tas i beaktande så att skotningen och roder utförs efter hur
vinden angriper.
Sista steget i en s.k. ”iteration”, d.v.s. en körning av loopen (från start till slut av koden inne i
loopen) – är att alla uträkningar sparas till logg-filen som sedan skickas via 3G-nätet till
databas. På så sätt kan man följa med i realtid vad båten eller programmet räknar ut. Hur
länge båten, eller programmet ombord sitter och kör beror på hur många waypoints det finns i
konfigurationen. Programmet fortsätter att beräkna kurser och roderkommandon tills
segelbåten nått slutwaypoint.
19
3 METOD
I det följande kapitlet beskrivs vilka metoder som använts för att samla in datamaterial. En
viktig del i vårt projektarbete är att registrera och sammanställa tillgänglig data som kommit
fram under projektets gång. Eftersom detta arbete består av flera delar har vi därför valt att
använda flera olika metoder.
Insamling av data har skett delvis genom en studieresa till WRSC i Brest, Frankrike. Under
resan gavs möjlighet att bekanta sig med den universitetsmiljö som driver utvecklingen av
autonoma farkoster. Resan gav också en god översikt över tillgänglig teknik. Vid insamlingen
av data har vi även använt lämplig litteratur främst i form av artiklar och rapporter.
Vi har också deltagit i testseglatser med projektets olika båtar och dragit slutsatser på basen
av prestanda och resultat. Testseglingarna har utförts i samarbete med övriga studenter från
högskolans IT- och Elektroteknik- program.
Under hösten gjorde vi ett experiment med minitolvan för att undersöka om den senast
uppdaterade programvaran utförde korrekt roderkommandon i förhållande till önskad
waypoint. Experimentet genomfördes genom att minitolvan bogserades på sidan av en mindre
RIB-båt runt i en på förhand planerad bana i Västra hamnen i Mariehamn. Styrenhetens
kommandon loggades så att resultaten senare kunde analyseras.
För at ge projektet mer kunskap har vi även valt att skapa en möjlig ruttplan för seglats till
Sverige från Åland. Ruttplanen är utarbetad med högskolans ECDIS-utrustning. Som
underlag har vi använt lämplig litteratur samt erfarenheter från egna studier.
Under projektet har vi även fört en logg i form av en händelsedagbok. Genom dagboken kan
kommande studenter som arbetar med projektet snabbt få en bild av vad som ligger till grund
för hittills uppnådda resultat.
20
5 RESULTAT
I resultatet visar vi vårt förslag på ruttplan för en Sverigeseglats. Vi beskriver studieresan till
Brest samt vår händelsedagbok. Vi beskriver även resultaten vi fått av två testseglingar samt
presenterar analysdata från minitolvans testsegling.
5.1 Ruttplan Berghamn - Grisslehamn
Nästa utmaning för Åland Sailingrobots är en seglats från Åland till Sverige. Den var först
planerad till 2014 men väntas äga rum under 2015. Vi har valt att föreslå en rutt från
Berghamn i Eckerö till Grisslehamn i Sverige (Figur 15, Figur16, Figur 17). Rutten är 23,3
nautiska mil och är betydligt kortare jämfört med Marhällan – Kapellskär som är 43,2
nautiska mil. Seglatsen beräknas ta mellan 25 och 35 timmar. Förutom att den nordliga rutten
är kortare har den även andra fördelar. Den ost-västgående fartygstrafiken i norra delen av
Ålands hav är betydligt mindre och består till största del av Eckerölinjens m/s Eckerö samt
fritidsbåtar sommartid. Genom att planera en rutt söder om farleden kan ost-västgående trafik
till stor del undvikas. Även trafiken i ruttens ändhamnar är begränsad vilket bidrar till säkrare
start och målgång.
Den planerade rutten redovisas på följande sidor. Rutten kan enkelt seglas bägge vägar genom
att använda kontrakurser eller waypoints i omvänd ordning.
Figur 15: Ruttplan
21
Figur 16: Första delen av rutten
Figur 17: Slutet på rutten
22
5.2 Studieresa till Brest
Den 2-6 september 2013 hölls världsmästerskap i segling för autonoma farkoster (WRSC) i
Brest, Frankrike. Genom stipendium fick vi möjlighet att delta tillsammans med övriga
studerande samt lärare från Högskolan på Åland. Platsen för evenemanget var vald till ett
större hamnområde för fritidsbåtar. Där fanns lämpliga sjösättningsramper, flytbryggor samt
konferensfaciliteter. I anslutning till hamnområdet fanns en stor skyddad havsvik där
tävlingarna skulle äga rum.
De två första dagarna bestod till stor del av konferens (IRSC) med föredragshållare från olika
team. Både studenter, lärare och forskare deltog i presentationerna. Eftersom vi inte hade
någon egen båt att tävla med fokuserade vi på att lära oss så mycket som möjligt om tävlingen
och den tekniska expertis som de olika deltagande teamen förfogade över. Totalt 7 team från
5 europeiska länder deltog.
Under eftermiddagar, kvällar och ibland nätter förberedde teamen sina båtar inför tävlingen
där vi fick möjligheten att bekantgöra oss med tekniska problemställningar samt knyta
kontakter till lärare och studenter.
De tre sista dagarna bestod av segeltävlingar med olika delmoment där segelrobotarnas
prestanda testades i olika banor med förankrade bojar. Det sista delmomentet bestod av en
långdistanstävling på ca 10 nautiska mil där uthålligheten testades under en sträcka som var
mer exponerad för sjögång. (Bilaga 7)
5.3 Händelsedagbok
Genom att föra händelsedagbok under projektets gång har vi samlat information från alla
viktigare möten samt händelser. Där finns information om de första inledande mötena till
testseglingar. Händelsedagboken är ett komplement för kommande elever som ska jobba med
högskolans projekt i framtiden. Den visar de möten vi haft och ger en bild av projektets
inledande stadier. (Bilaga 3)
23
5.4 Testsegling prototyp 1 (maj 2013)
Efter en intensiv vår med programmering och diverse förberedelser var det äntligen dags att
sjösätta projektets segelbåt och genomföra den första testseglatsen. Högskolans IT-3-elever
har inom ramen för en kurs som heter Programkonstruktion och projekthantering utarbetat en
mjukvara för kontroll av båtens styrning och segel. Genom monterad navigationsutrustning,
bland annat autopilot, GPS och heading sensor styrd av en Raspberry Pi processor är
målsättningen en autonomt seglande segelbåt (Figur 18).
Testplatsen valdes till vattenområdet söder om Svibybron, Mariehamn, vinden var sydlig och
svag. Närvarande var vicerektor, lärare samt elever från högskolans IT- och SK-program.
Programvaran startades via laptop och båten sjösattes. Första testseglingen resulterade i
cirkelrörelser utan några försök att stäva mot den waypoint i viken som på förhand
programmerats. Efter justering som i huvudsak innebar bortkopplad headingsensor gjorde vi
nästa försök. Tanken var nu att enbart använda GPS för att få båten på önskad kurs.
Andra försöket resulterade i en båt som i perioder seglade på någorlunda rak kurs och med
stundtals kontrollerade roder- och segelkommandon. Det stora problemet visade sig dock vara
kursen mot waypoint som inte stämde.
Figur 18: Prototyp1 vid testsegling1
24
5.5 Test av programvara (september 2014)
Högskolans projekt med robotsegelbåten har nu pågått i 1,5 år och programvaran har
uppdaterats flera gånger. Under projektets gång har även olika båtar och olika utrustning
använts vilket bidragit till behovet av optimering och en kontroll av programvarans
basfunktioner. Testet utfördes med den mest uppdaterade versionen av programvara. Syftet
med testet var att testa att programvaran ger rätt roderorder i förhållande till waypoint.
Testet utfördes i Västra hamnen i Mariehamn av Daniel Henriksson, Andreas Enqvist och
Conny Ljunggren (se bilaga 5, testblankett). Testet utfördes genom att släpa projektets mini12. i ett bestämt mönster runt en förutbestämd waypoint. Detta genomfördes i praktiken
genom att mini 12 släpades förtöjd på sidan av en RIB som lånats av Ålands segelsällskap
(Figur 19).
Figur 19: Mini-12 vid sidan av RIB
Den loggade data analyserades för att undersöka om rätt roderkommando getts i förhållande
till waypointen dit segelbåten strävat att komma. All data analyserades och ligger till grund
som förslag till förbättringar. Analysen bygger på en testseglats rakt mot waypoint, och en
seglats från waypoint. Totalt loggades ca 2 000 punkter med data för bland annat position,
kurs, bäring till waypoint, vind och roderkommando (Figur 20).
Inledningsvis valde vi att analysera data vid körning rakt mot waypoint samt att enbart
undersöka sekvenser med loggad data då kryssningslogaritmen var aktiverad (Tack=1).
25
Enligt loggad data samt manuella beräkningar var kommandot att kryssa riktigt under
sekvenser mot waypoint. Segelbåten strävade efter att kryssa då den borde kryssa. Som
kryssningsvinkel mot vinden har använts 60 grader vilket antas vara den maximala höjd som
båten kan kryssa mot vind. Även roderkommandona visade sig i de flesta fall vara riktiga.
Detta kommando regleras av förhållandet mellan CTS (course to steer) samt COG (course
over ground). Båten tog styrbords roder då CTS var större än COG. Endast i enstaka tillfällen
gavs order om babords roder.
Efter passage då segelbåten befann sig på lovartsidan av waypoint var kryssningsalgoritmen
tidvis aktiverad. Både styrbords- och babords roderkommandon visade sig vid manuella
beräkningar vara riktiga.
Figur 20 Exempel på loggad data
Följande steg i analysen var att undersöka de sekvenser då kryssningsalgoritmen inte varit
aktiverad (Tack=0) under seglats mot och från waypoint. Enligt loggad input och manuella
beräkningar var kommandot riktigt. Dessa sekvenser med (Tack=0) var betydligt färre jämfört
med sekvenser med Tack=1 under samma tidsperiod. Roderkommandona var mycket
varierande både före och efter waypoint.
Vi poängterar att roderkommandona enbart baserar sig på loggad data och kan inte verifieras
optiskt med roderindikator. Den GoPro-kamera som filmade testet från båtens akter har
således inte kunnat knytas till korrekt datasekvens med givna roderkommandon.
26
6 DISKUSSION
Målet med vårt arbete har varit att undersöka vilka kunskaper som behövs för att segelroboten
ska kunna segla till Sverige samt vilka åtgärder som behövs för att det skall vara möjligt.
Genom att välja en rutt i norra Ålands hav menar vi att projektet har störst möjlighet att
lyckas med en seglats till Sverige. Rutten är framför allt kortast samtidigt som tiden för
exponering till sjöss blir kortare. Riskerna med den nord-sydgående fraktfartygstrafiken är
svåra att undvika men kan begränsas med AIS-sändare och radarreflektor och om möjligt
belysning. Även mer tekniskt avancerade system som automatiskt undviker hinder bör
utvärderas.
Man bör även se över strömförbrukningen. Ett 50 amperetimmars batteri skall under
förväntad förbrukning räcka för seglatsen. Men vi rekommenderar att man använder
2 st. som totalt ger 100 amperetimmar. Har man 100 amperetimmar så kan man segla 26
timmar med maximal effekt uttag enligt Kjell Dahls beräkningar. (Dahl, Waller, & Bengsèn,
2014)
Seglatsen bör äga rum under försommaren då den signifikanta våghöjden är som lägst och
vinden måttlig. Likaväl är det viktigt att välja ruttriktning och tidpunkt noggrant då
väderförhållandena kan variera stort jämfört med förhärskande statistiska uppgifter.
Tidpunkten kring midsommar tillhör norra halvklotets ljusaste perioder. Detta kan vara en
praktisk fördel för arrangemang och eventuella följebåtar.
Logistikmässigt är den föreslagna rutten lämplig eftersom både start och målgång ligger inom
räckhåll för Eckerölinjens färjförbindelser. Med avseende på seglatsens PR-värde anser vi att
den föreslagna rutten är fördelaktig eftersom det vid både start och målgång är lätt att följa
seglatsen. Den föreslagna rutten motsvarar även i stort Postroddens. Detta är ett årligt
traditionellt roddjippo vilket kan skapa synergieffekter om robotseglatsen kan kopplas till
evenemanget.
Genom studieresan till Brest fick projektet snabbt en inblick i den teknik som ligger till grund
för en transatlantisk seglats. De utbildningsinstanser som jobbar med utveckling av autonoma
farkoster samt involverade elever är mycket öppna med uppnådda resultat. Mycket
27
information finns tillgänglig online. Vi rekommenderar ett fortsatt aktivt kunskapsutbyte
mellan skolor och elever.
Den första inledande testseglatsen i maj 2013 visade att det finns många utmaningar, speciellt
vad gäller båttekniska detaljer och programmering. Med tanke på det arbete och tid elever och
lärare på högskolan lagt ned var det dock betydelsefullt att i praktiken testa båten i sitt rätta
element. Genom försöken samlades mängder med värdefull data som analyserats för att
förbättra mjukvara samt övrig prestanda.
Resultaten från testet av programvaran visade att under de sekvenser segelbåten kryssade mot
vinden (kryssningsalgoritmen aktiverad) stämde roderkommandona bra med målsättningen att
nå fram till waypoint. När CTS > COG togs styrbord roder, när CTS < COG togs babord
roder. Efter passage och i lovart läge om waypoint är kryssningsalgoritmen tidvis aktiverad.
Roderkommandona indikerar att båten vill vända mot waypoint vilket är riktigt.
Resultaten från analyser av sekvenser då kryssningsalgoritmen inte var aktiverad visade på
korrekta beräkningar. Utifrån datainput skall inte segelbåten kryssa trots att den befinner sig
lä för waypoint. Roderkommandona varierade dock kraftigt under dessa sekvenser och var
ofta felaktiga.
En förklaring till att kryssningsalgoritmen är aktiverad tidvis kan vara att båten
fortsättningsvis bogseras vilket i lovart om waypoint ger en felaktig input från sensorer. COG
är oförändrad men BTW har ändrat då båten passerade waypoint. En ytterligare orsak till att
kryssningsalgoritmen aktiveras till och från är variationer i kurs då segelbåten bogseras på
sidan av RIB-båten. Uppskattningsvis förekom deviationer på ± 20 grader vilket kan ha gett
tillfälligt avvikande datainput.
Sammanfattningsvis anser vi att kryssningsalgoritmen fungerar och är logisk. Även
roderkommandona ser ut att vara riktiga under kryss. Då segelbåten väljer att inte kryssa
stämmer roderkommandona dåligt, vilket kan bero på testmetoden.
Vi har även hittat datainput som inte är logisk. Detta medför konsekvenser då all data används
i beräkningar av roderkomandon. Filtrering av input kan vara ett sätt att göra seglatsen mer
stabil. Vi menar även det finns ett behov av en kurssensor eftersom det finns risk att GPS inte
ger rätt data vid kraftiga girar.
28
Vi anser att det är nödvändigt med vidare test för att kunna dra en bättre slutsats.
Testmetoden bör utvärderas likaså dataloggningens tillförlitlighet. Optiska tester där båten
seglar själv är viktiga för förbättringar av såväl programvara som båtkonstruktion.
29
7 SLUTSATS
Vi anser att det inte är möjligt att segla till Sverige med nuvarande utrustning.
I våra praktiska tester har vi funnit tekniska brister som måste åtgärdas innan en seglats till
Sverige kan genomföras. Genom en uppdatering av programvara samt sensorinput ökar
möjligheterna för att lyckas. Man borde se över roderkommandogivandet speciellt då den inte
kryssar och skall komma till babord. Vidare så behövs fler tester av roderkommandon för att
försäkra sig om deras riktighet. En heading sensor eller en GPS-kompass skulle behövas för
att kunna få en korrekt stävriktning.
Strömförbrukningen bör man testa mer innan man inleder en seglats till Sverige för att
försäkra sig om tillräcklig strömförsörjning. För att öka intresset hos allmänheten borde man
undersöka mer möjligheterna att korrollera en seglats med Postrodden. Vårt ruttförslag bör
betraktas som ett alternativ till seglats men man skall även vara öppen för andra alternativ.
Val av seglatsdag bör göras med omsorg och beakta förväntade vind- och väderförhållanden
under segeltiden.
För att sammanfatta allt kort så krävs det många fler tester som kan bekräfta att allt fungerar
felfritt innan man kan inleda sin seglats till Sverige.
30
REFERENSER
Bourdon, B., & Drouot, B. (2014/c). Monitor Your Robot. Retrieved November 13, 2014,
from Åland Sailingrobots:
http://www.sailingrobots.ax/documents/papers/Swarm_monitoring_AlandUniversityENSTABretagne-report_Aug_2014.pdf
Dahl, K., Waller, M., & Bengsèn, A. (2014). Power management strategies for an
autonomous robotic sailboat. Mariehamn: Åland sailing robots.
Elfa Distrelec OY. (2014a). Elektronik och Automation. Retrieved Oktober 30, 2014, from
Elfa Distrelec: https://www.elfaelektroniikka.fi/elfa3~fi_sv/elfa/init.do?item=10-29268&toc=0&q=10-292-68
Elfa Distrelec OY. (2014b). Elektronik och Automation. Retrieved Oktober 30, 2014, from
Elfa Distrelec: https://www.elfaelektroniikka.fi/elfa3~fi_sv/elfa/init.do?item=44-46092&toc=0&q=44-460-92
Gibbons-Neff, P., & Miller, P. (2011). Route Planning for a Micro-Transat Voyage.
Annapolis: United States Naval Academy.
Hobbico, Inc. (2014). Standard Servos. Retrieved Oktober 30, 2014, from Futaba:
http://www.futaba-rc.com/servos/analog.html
Hobbyking. (2014). RC_Ocean_Going_Racing_Yacht_2_2m. Retrieved Oktober 30, 2014,
from Hobbyking:
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__8360__RC_Ocean_Going_Racing_Ya
cht_2_2m.html
International Maritime Organisation. (2010). Convention on the International Regulations for
Preventing Collisions at Sea, 1972 (COLREGs). Retrieved 03 16, 2010, from
International Maritime Organisation:
http://www.imo.org/conventions/contents.asp?doc_id=649&topic_id=257
LCJ Capteurs. (2014). A new way to read the wind. Retrieved oktober 30, 2014, from LCJ
Capteurs: http://www.lcjcapteurs.com/wpcontent/uploads/2012/10/LCJ_Web_Marine_pdf_Ang.pdf
Pololu Corporation. (2014a). Concentric LACT12P-12V-5 Linear Actuator with Feedback:
12" Stroke, 12V, 1.7"/s. Retrieved Oktober 30, 2014, from Pololu Robotics &
Electronics: http://www.pololu.com/product/2327/specs
31
Pololu Corporation. (2014b). Concentric LACT8P-12V-20 Linear Actuator with Feedback: 8"
Stroke, 12V, 0.5"/s. Retrieved Oktober 30, 2014, from Pololu Robotics & Electronics:
http://www.pololu.com/product/2309/specs
Pololu Corporation. (2014c). Micro Maestro 6-Channel USB Servo Controller (Assembled).
Retrieved Oktober 30, 2014, from Pololu Robotics & Electronics:
http://www.pololu.com/product/1350/
Pololu Corporation. (2014d). Pololu Jrk 12v12 USB Motor Controller with Feedback.
Retrieved Oktober 30, 2014, from Pololu Robotics & Electronics:
http://www.pololu.com/product/1393/specs
Pololu Corporation. (2014e). Pololu Jrk 21v3 USB Motor Controller with Feedback (Fully
Assembled). Retrieved Oktober 30, 2014, from Pololu Robotics & Electronics:
http://www.pololu.com/product/1394/specs
Sjöfartsverket. (2004). Svenska Sjötrafikföreskrifter m.m. Internationella Sjövägsreglerna.
SMHI. (2010). Faktablad Nr 46-2010 Vågor i svenska hav. Retrieved from SMHI:
http://www.smhi.se/polopoly_fs/1.12171!/webbFaktablad_46.pdf
SMHI. (2011). Faktablad Nr 52-2011 Strömmar i svenska hav. Retrieved from SMHI:
http://www.smhi.se/polopoly_fs/1.17789!webbFaktablad_52.pdf
Svenska 2.4mR Förbundet. (2014, November 12). Båten. Retrieved November 13, 2014, from
Svenska 2.4mR Förbundet: http://www.swe24metre.com/?page_id=184
The Microtransat Challenge. (2012). Boat details-ENSTA Bretagne 2012. Retrieved november
16, 2014, from The Microtransat Challenge: http://www.microtransat.org/2012_enstabretagne_boat.php
The Microtransat Challenge. (2014a). Rules. Retrieved from The Microtransat Challenge:
http://www.microtransat.org/rules.php
The Microtransat Challenge. (2014b). History of the Microtransat. Retrieved from The
Microtransat Challenge: http://www.microtransat.org/history.php
The Microtransat Challenge. (2014c). Live maps. Retrieved from The Microransat Challenge:
http://www.microtransat.org/tracking.php
USGlobalSat Inc. (2014). USGlobalSat Incorperated. Retrieved Oktober 30, 2014, from
USGlobalSat Incorperated: http://www.usglobalsat.com/p-62-bu-353w.aspx#images/product/large/62.jpg
Wern, L., & Bäring, L. (2009). Sveriges vindklimat 1901-2008 Analys av förändring i
geostrofisk vind. Norrköping: SMHI.
YB Tracking Ltd. (2014). Products. Retrieved Oktober 30, 2014, from YB Tracking:
http://www.ybtracking.com/products-yb3.php
32
Ålandsailingrobots. (2014/a). Current Components. Retrieved November 13, 2014, from
Current Components:
http://www.sailingrobots.ax/documents/general/current_components.pdf
Ålandsailingrobots. (2014/b, Juni 28). System description. Retrieved November 13, 2014,
from Åland Sailingrobot:
http://www.sailingrobots.ax/documents/general/system_description.pdf
33
BILAGOR
Bilaga 1: Microtransat regler
Rules
Section A: Safety
Safety should take priority over winning.
Competitors may not attempt to inhibit other competitors by intentionally colliding with or
obstructing their boat or by interfering with radio and electronic equipment.
All radio equipment must comply with appropriate International regulations.
Each boat should be equipped with a navigation light which is turned one during the hours
of darkness. It is up to competitors to decide on their lighting setup and is their responsibility
to ensure that their boat meets any legal requirements for lighting in all countries which the
boat might visit. Based on informal advice from the Irish and US coastguard we suggest that
either a single white light or tri-colour red/white/green light should be used. This should be
visible from all directions at a distance of at least 2 nautical miles.
Boats must take appropriate precautions to avoid collisions. This might include the use of
radar reflectors, brightly colored panels, warning labels/flags or AIS transponders and
avoiding known shipping lanes. Each team must decide the exact precautions they wish to
take.
The boat owner is liable for any damage caused to their boat or by their boat. The
organisers take no responsibility for any damage caused.
Boats must remain outside any defined exclusion zones.
Competitors must arrange permission for the boats to operate in the waters of their chosen
country of departure. Competitors are also responsible for arranging permission for their boat
to enter the waters of their destination country and other countries along the way. Competitors
are recommended to remain in international waters where possible.
Section B: Tracking of boats and transmission on data
Each competitor will be required to provide their boat's position to the organisers via a web
or email interface at least once every 6 hours. Competitors are free to decide how this
information is obtained and transmitted. A map showing each boat's position will be provided
on this website. Any boat which fails to transmit for more than 10 consecutive days or a total
of more than 15 days will be disqualified.
34
In addition to transmitting position data, each boat must keep a record onboard of its
position at least once every 6 hours. A copy of this must be emailed to the Microtransat
mailing list upon completion. It is recommended that competitors should log data much more
frequently than this, ideally at least once per hour.
Competitors may transmit status information such as battery state from their boats.
During the race competitors may not transmit any information to their boats, including new
waypoints, weather information or software updates. Any competitor which does will be
disqualified. However if a competitor wishes to implement such features for use in an
emergency or after the race, then they may do so on the understanding that their use during
the race will result in disqualification. The jury may request to examine satellite phone bills,
log files or computer code if they suspect data has been sent to the boat.
Each boat must carry the contact details (address, email and/or phone number) of its owner
for anyone who might happen to find it. This could be be through writing them onto the boat
itself or by writing on paper that is laminated or stored inside a water proof container. All
competitors are advised to include in this a short explanation of what the purpose of the boat
is and where it is supposed to be going, as this may help to avoid confusion and wasted time
by anyone who might find it.
In the event that a boat completes the race but has not fulfilled the requirements of rules B1
and B2. Then the jury will consider other evidence and decide if this is sufficient for the boat
to be deemed to have completed Microtransat. Evidence submitted may include:
Regular transmitted tracking reports, considered by the jury to have been sufficiently
frequent. e.g. remotely received reports every 6 hours, without long periods of loss.
Position estimates from Iridium Short Burst Data transmissions that did not include a
GPS data embedded inside them. These should only be considered where the Circular Error
Probable (CPE) radius is less than 10. See page 20 of the Iridium Short Burst Data Service
Developers Guide for a technical description of this system.
Recovery of a GPS log, either via remote communications, or physical recovery.
Photographs, video or written evidence by trusted observers. e.g. maritime patrol aircraft
or Coast Guard ships.
The jury will decide if the evidence, and the source of the evidence is sufficiently trustworthy.
This rule does not negate the requirement to conform with rules B1 and B2. Boats which do
not have remote tracking systems or data logging capabilities capable of transmitting/logging
once every 6 hours and having a reasonable chance of functioning for the entire race will not
be allowed.
35
Section C: Criteria for entry
Every boat entered must fulfil the following criteria:
No source of propulsion other than wind.
The sailboat must be fully autonomous, no operator control is allowed.
The sailboat must be energetically autonomous, carrying on board any required batteries
and electricity generating equipment.
The load water line length (LWL) of the boat must not exceed four metres.
Section D: The competition
The aim of the competition is to sail an autonomous sailing boat between Europe and the
Caribbean or North America and Ireland in the fastest possible time. The start lines for these
two routes are specified below in sections D.1 and D.2.
The competition will run between April 1st and December 31st 2014. Competitors may
launch at any time during this time.
Competitors are responsible for transporting themselves and their boat to the starting line.
An approach of at least 40 nautical miles to the start line must be sailed autonomously.
Before departing, each team must choose a circular target area of 25km in radius, centred
along the finish line. A boat will only be considered to have finished the race when it gets
within 25km of the central point of the target area. It does not matter which direction the boat
enters the target area from. The boat must either add at least one point to its GPS log or
transmit a position update that indicates it is inside the target area.
A boat which runs aground must begin sailing again without any human intervention. If
human intervention is required then the entry will be disqualified and must start the
competition again. Human intervention includes physically moving the boat or remotely
controlling it.
Section D.1: East to West competition route
Click here for a map showing the start and finish lines for this route.
The start line is along the line between 51 degrees north, 16 degrees west and 45 degrees
north, 8 degrees west.
36
An approach of at least 40 nautical miles to the start line must be sailed autonomously.
The finishing line is along the line of longitude at 60 degrees West, between 10 degrees
North and 25 degrees North.
Section D.2: West to East competition route
Click here for a map showing the start and finish lines for this route.
The start point is along the line of longitude at 47 degrees and 30 minutes West, between
41 and 48 degrees North.
An approach of at least 40 nautical miles to the start line must be sailed autonomously.
The finishing line is along the line of longitude at 11 degrees West, between 45 and 55
degrees North.
Section E: Judging Criteria
How quickly the boat crosses the Atlantic between the designated start point and the team's
target end point.
A handicap will be calculated by the jury based on the boat's hull length using the
following formula: Time Corrected = Time * square root(length in metres)/square root(4
metres). Length will be measured as LOA (Length overall), not including bow sprits, antenna
masts and other attachments that are not part of the hull.
In the event of no boat reaching the finishing line, no winner will be declared.
The result will be given by the jury within one week of the a boat crossing the finish line.
During this time each competitor will submit a complete log of positions (minimum of 1
every 24 hours) along with any contest or comment to the jury and to all other teams.
Section F: Notifying the organisers of your attempt
Before departing please email [email protected] with the following details:
Organisation Name and location (town/city and country)
A link to your website
Boat Name(s)
Measurements (length, beam and draft) in metres
Weight in kilograms
37
Details of your power source(s), actuators, computers and communications systems
Details of your hull and rig design
Any other interesting information about your boat
A photograph of your boat
A link to a video of your boat sailing autonomously
Which route you intend to take (East to West or West to East)
The latitude and longitude of your target point on the finish line
You may submit these details as a sign of your intention to compete, long before departure.
This may help to improve publicity and show potential sponsors that you are registered.
As soon as possible after you launch email the date, time and GPS co-ordinates of the
position where you launched the boat to [email protected]
Regardless of whether or not the attempt was successful, if the boat is recovered, then the
following details must be sent to the Microtransat mailing list within 1 week:
Details of where and how the boat was recovered
A photo or video of the recovered boat and if possible of the recovery itself
Details about the physical conditions of the boat, any signs of collision/damage,
biofouling, salt corrosion, water ingress etc.
A copy of any log files which have been recovered
Section G: The Jury
The organisers will select a jury of 3 people. They will rule on whether or not a boat has
completed the race.
The jury will consist of one chair person and two ordinary members. The chair person will
be responsible for communicating the decisions of the jury and gathering evidence from the
teams.
The jury members will be appointed before the first boat starts the competition and will
remain in place until the last boat completes or is disqualified. If a jury member needs to
discontinue their duties then the organisers will appoint a suitable replacement.
The jury members will have appropriate background experience. They must be familiar
with the Microtransat Rules, the International Rules of Sailing, the International Rules for the
Prevention of Collisions at Sea (COLREGs) and with robotic sailing general. They should
have prior experience of robotic sailing such as having made a previous Microtransat attempt,
attended a WRSC or SailBot competition, been involved with the development of a robot boat
38
or other robotic systems such as an autonomous underwater vehicle or unmanned aerial
vehicle.
Jury members will not be part of a team competing or intending to compete in the
Microtransat (in the year they are appointed).
Section F: Future modification of these rules
A review of these rules will begin in December 2014 for the 2015 Microtransat. It will be
open to discussion from any interested party via a mailing list.
39
Bilaga 2: Vilhelm Östberg dokument
ÅSR – Project Documentation
“Sailing – the fine art of getting wet and becoming ill, while going nowhere slowly at great
expense(equivalent to standing in a cold shower, fully clothed, throwing up and tearing up 100€
bills, while a bunch of other people watch you).” - Unknown
[Pick the date]
Åland University of Applied Sciences -Åland Sailing Robots
Henriksson Daniel
Note!
This documentation might vary in how deeply it explain things.
INTRODUCTION
40
After WWI the steamships started to take over completely over the deep-water sailing ships,
while Gustav Erikson from Åland went the opposite direction and his fleet ended being a
world known fleet. After WWII the era of deep-water sailing ships ended on Åland as well.
But the era of shipping continued and has been a strong prosperity ever since.
Due to the fact that our world, or the environment, is changing we are looking at a future to
create smarter things that are more eco-friendly, something called cleantech. This is where
Åland Sailing Robots comes into the picture – to be in front of the development and to keep
the shipping legacy on Åland going forward.
What is Åland Sailing Robots?
ÅSR, or Åland Sailing Robots is a project that started at Åland University of Applied
Sciences by Ronny Eriksson (MM, Vice Rector), with the aim to create a sailing robot to
compete and participate in the Microtransat Challenge. What is that you may ask – well, the
challenge is to have the first autonomous sailing robot cross the Atlantic Ocean. Which isn’t
as easy as you think, but more on that later.
Many teams worldwide are competing in this challenge and as mentioned we’re one of the
teams. This project is a perfect school project since it needs people with different areas of
expertise – which can be found in a school like Åland University of Applied Sciences which
has several study programs: Business Administration, Electrical Engineering, Health and
Caring Science, Hospitality Management, Information Technology, Marine Engineering and
Navigation (where the underlined programs will most likely be involved).
The project initially started with the third year’s students on the IT-program and their course –
“Programming and Project Management”, also known as the “PoP-course” (which has the
purpose to get IT students a glimpse of a real life working environment and using the scrum
method of working). Now, in a normal project environment you will probably have the same
people working on the same project for a long time, which makes our project is a bit different.
The PoP-course takes place during 10 weeks, and the next year you will have others working
on the project which makes documentation critical. And if you’re a programmer and reading
this – you will probably know the difficulty of writing code for any other programmer to
understand in 5 years.
41
Workflow History
When the project was started 2013 the IT-students managed to do a lot of work in 10 weeks.
The goal back then was to have a functioning test sail with a small 1m RC boat. Meanwhile
there were also some people working on different thesis for the project (Business
Administration and Navigation). After that it took around 1 year before something was done
again when the PoP-course for the IT-students 2014 was getting closer. In 2014 a lot of the
code got improved and some new things were introduced. In 2014 we also got more people
involved of writing their thesis towards the project (Marine Engineers, Electrical Engineers)
and a couple of teachers wanting to work with the project.
While having people writing their thesis about the project and coming up with solutions for
things – it varies on how fast it gets done and the project could halt a bit. That’s why in the
summer 2014 Åland University of Applied Sciences had a couple of people working with the
project. 5 IT students (2 of them being interns from the school Enesta Bretagne in Brest,
France which has worked with sailing robots for quite a while) and 1 Electric Engineer – with
the aim to make an autonomous sailing from Åland to Sweden. Another fun aspect was that
the project managed to get its own project room in the school to work in.
During the summer’s work we kept working with what you learn in the PoP-course, the scrum
method. Scrum is well known by many IT-related companies and can alter a bit on how it’s
used, for our project we make use of scrum something like this:
Let’s say we want to develop something for a customer in 3 months, we then divide the work
in smaller stages, so called sprints. A sprint can be 2 weeks where you write down tasks on
post-it notes and put them on a board. One task then can be something like “create a
database”, the task then has three stages; undone, in-progress and done. For real scrum you
should have morning meetings everyday but we decided to just have 2 per week since we
know quite well what everyone is working on. By the end of the sprint all the tasks should be
done. This way you always feel like the project is moving forward and you have a
conversation with the customer if the product is what they want.
42
Basically scrum was invented to avoid misunderstandings that could happen if you were to
develop a product for 3months and then you delivered something that was completely not
what the customer wanted.
How it works – and all the things that could go wrong
Sailing from a professional sailor’s point of view it is extremely complex and all the small
details matter in order to win a competition. However, for a sailing robot where one of
the biggest concerns is the power consumption we will just go with the basic needs to be
able to sail – which is a sheet for the sail and a rudder to steer; which will be good
enough to get across the Atlantic Ocean.
Now all we need to do is to take everything a human being does in order to sail and
make a computer to the same thing instead.
So how do you steer a boat without a human being?
When you sail you will always have a starting point, which we can call point A, and then your
end point would be B. So for a human what you do is you take out a course to steer and you
alter the rudder towards the correct course and you adjust the sails according to the wind to
actually move forward.
So what our computer then needs is a way to figure out the course to steer, something to move
the rudder, check where the wind is coming from and to sheet the sails. Luckily there are
things that can do that. A GPS for the position of the boat (point A) and then you know the
position of where you want to go (point B). Two actuators work as a human’s arms for the
rudder and sail. Then you have a wind sensor so we know the wind direction. Of course there
are some other things that are used, which we will discuss next.
43
Components
The components list is long and information about them varies, but we’ll try to get good
picture of what their function is. Please note that we do not have any sponsorships with
any of the manufactures – so we’re not trying to advertise them, it’s simply a list of what
specific components we use.
Raspberry Pi
I've mentioned a computer earlier, where here is our computer used for the voyage
between Åland and Sweden – the Raspberry Pi. It has had great success in many
different fields due to it being cheap, small, and being stable. Comparing the Raspberry
Pi with a normal computer it is really slow but for our case it works just fine. The CPU
speed might be slow, but a much bigger problem for a voyage across the Atlantic Ocean
is the power consumption. In the future we will switch the Raspberry Pi for a
microprocessor and in the end we’ll end up with just a full system just for a sailing robot.
The Raspberry Pi does the work but it still has unnecessary things that we don’t need.
Specs/Info:
Size: 85x54mm
Weight: 45g
OS: Linux (We’ve ran with Raspbian and now Arch Linux
ARM)
CPU: 700MHz ARM1176JZF
GPU: Broadcom Video Core IV
Memory: 512MB (shared with GPU)
Power ratings: 700mA (3.5W)
Power source: 5V via MicroUSB
(Note SD-card is the storage of a Raspberry Pi, which you will
need to have the operating system on)
44
Sleepy Pi
The Sleepy Pi is a card you mount on top of the Raspberry Pi which in a way adds a way to
put the RPi in a “sleeping mode”. The Sleepy Pi uses an Arduino microcontroller which you
can program to control when and how long the RPi should be awake.
What is the point of that?
Since you will not need to change course all the time on a long voyage (like across the
Atlantic Ocean) you can lower the power consumption. In time we want to instead just use the
Atmel Microprocessor, which will also mean we will not need the Sleepy Pi.
If you want to learn how to use the Sleepy Pi, please visit the documentation page on our
website (www.sailingrobots.ax/documents).
Operating System
45
The Raspberry Pi is like a normal computer, it needs an operating system in order to
run. By standard you would probably be running with Raspbian, which is a Linux
distribution aimed for the Raspberry Pi. However it comes with too many things
preinstalled that are unnecessary for us so we run with Arch Linux ARM-version instead,
which has just the core essentials when installed. Arch Linux is also used on some of the
schools computers and in our project room we also use Arch Linux.
Even if Arch Linux or any UNIX system is stable, it’s still things that can go wrong which
we can’t deal with. Hence the idea of switching to the microprocessor and not use
anything unnecessary and do it on a basic level. If you want to learn how to install Arch
Linux, please visit documentation page on the website
(www.sailingrobots.ax/documents).
GPS
In order to get the boat's position we use an USB GPS (GlobalSat BU-353), which is small
and works quite well due to its cheap price. The good thing about an USB GPS is that you
have an open-source code library for it in Linux – gpsd. The library does not give you the
code but it will be a lot easier for you to connect it and get values from it. From the GPS
you can get its positions (latitude, longitude and altitude), speed, heading (and some
more things like number of satellites used). The bad thing about the GPS is that in case
the boat is standing still the heading value can jump a lot and make the boat “confused”.
But of course there are ways we can solve that with coding in a certain way.
46
Servos
The servos we use for our small 1 meter RC boat are called Futaba S3003 and make it
possible to sheet the sails and to steer the rudder. For our bigger boat we use actuators since
the servos can’t handle the big load that might occur. These are very simple and straight
forward to connect to the Maestro controller card we will discuss next.
Specs/Info:
Dimensions: 40x20x36mm
Weight: 37g
With 4.8V  3.2 kg-cm torque
With a speed of 0.23 sec/60°
------------------With 6V  4.1 kg-cm torque
With a speed of 0.19 sec/60°
Read more at: http://www.futaba-rc.com/servos/analog.html
Servo Controller
Just like you order your food at a restaurant you get your food served by a servant – the
servos or actuators needs something to serve them data from the Raspberry Pi since you
can't connect them (at least in our case) directly to the Raspberry Pi. The Micro Maestro
controller from Polulu that we use can be connected to the Raspberry Pi via USB and
then you connect the servos to the Maestro card. For the small sailing boat we used
servos that you can connect directly to the Maestro card, but for the actuators we need
some other things since they want to be run at 12V while USB can handle 5V...
Link to Polulu: http://www.pololu.com/product/1350/
47
Actuators
Wind Sensor
In order for a computer to know where the wind is coming from you will need a wind
sensor. We have 2 different sensors we've tested with. One that is cheaper and really
small which works great for a small sailing robot (like our 1m boat) and then a bigger
one that is bigger but might give more correct data.
Wind Sensor – “WalesWind”
The name “WalesWind” is just something we used to call it since it was made by a
person in Aberystwyth University in Wales. As far as we know it is based on...
Wind Sensor – LCJ Capteurs CV7-C
This ultrasonic wind sensor is made commercially by LCJ Capteurs which is a French
company. This wind sensor can give us feedback on where the wind’s angle (0-359˚),
wind speed (0.25-80 knots) and temperature (-20˚C to +60˚C). The data signal is send
with standardize NMEA.
If you want to learn how to connect it and test it, please check the documents page on our
website.
48
Programming
Åland Sailing Robots tries to do everything as open as possible. A big reason for this is to get
more interest in our project, since more people equals more expertise, most of the time at
least. Currently the robot’s language is in C++ (but also C) which is an object oriented
programming language (while C is not OOPL). Now let’s go through how it is structured.
Github and Git
All our code can be found at our github (www.github.com/pophaax). Github is website that
offers a free way to display and store code with using git. Git is a distributed revision control
and source code management system that we’ve used in several
IT-courses at Åland University of Applied Science. What that
means is your code can be accessed for anyone from anywhere
and if done correctly you will always work on the latest version
of the code. You may see it as a backup system for your source
code, but also tells something about our project – that it is opensource. Since we keep all our code on git anyone who’s not in
the project may clone down the code and use it. However not
everyone may upload code (or push in git terms) since you will
need the login information for our github account.
In git or on github you may see several so called repositories.
To explain how git works we can use a simpler way anyone
(hopefully) can understand. Let’s say you have some pictures on
your computer. Now all these pictures are in one folder,
Pictures, and you want to divide them up in subfolders, for
instance: Family pictures, Holiday pictures etc. you get the idea.
Each subfolder can be seen as a repository, sort of at least.
When you work with object oriented programming like we do
you will have so called classes – which contain methods which
contains the actual functionality of the program. Let’s say we
want to make a class that would handle the GPS’ functionality
of the boat. Then we might name our class GPSReader which
could contain methods such as connectToGPS or readGPS.
Let’s look at the picture folder example earlier, there we had our
folder Pictures now containing Family pictures and so on. The
GPSReader class could be seen as the Family pictures folder which contains only family
49
pictures, and the repository GPSReader only contains whatever is involved with the GPS.
When you do this you will have lots of repositories but you have all the files and code very
nicely structured, just like your pictures after you’ve divided them in subfolders.
Like I mentioned, the repository contains blocks of code that belongs to a certain area. We’ve
decided to try and have one C++file (.cpp), a header file (.h) and then an example file (in
.cpp) so programmers who want to use the code can easily see how methods can be called. In
the header file, every method should contain a short comment on what it does.
How things are executed
In our sailing robot’s program, we have a main loop. What that means is we execute some
functions in a certain sequence and do it again and again and so on. We will now go through
what happens when and all the things that happened before the actuators had some movement.
Main Loop - sailingrobot
In this repository we have our main loop.
Website
Our first website was created during the first PoP-course, and has had some changes since then.
The website contains tons of documentation and all the papers or theses that have been written
about the project.
Webserver
The site is currently hosted with an American company which has their servers in Texas. Even
though the server is far away it’s fast enough to use. Some things we get from using their service
can be like unlimited space, FTP accounts, email accounts, domains. They also provide quite
good logging system to watch who’s visited the site.
Drupal
The current website is mainly done in Drupal, which is an open-source CMS (Content
Management System) which is easy for anyone to alter the information. The “documents”
page is done in regular php and JavaScript.
50
Bilaga 3: Händelsedagbok
Händelsedagbok
19.9 2014
Test segling med mini 12. För att kontrollera basfunktionerna.
12.2 13.2 14.2 2014
Inköp av material samt planerande av arbete. Konstruerande och monterande av mast och
segel på våran egen konstruerade köl. Vi lagade masten på ett sådant sätt att den var flyttbar
på skrovet. Vi hade ett eget segel uppsytt i lätt presenning av Ulla Mattsson. Sedan när vi
skulle börja titta på ställdon och servon så togs beslutet att mini tolvan skulle köpas in, detta
ledde till att denna del av projektet lades ner tills vidare.
23.5 2013
Sjösättning och första testseglats norr om svibybron, Mariehamn
22.5 2013
Presentation av hemsida till sailingrobots.ax. Utfört som projektarbete av Sarah Gustafsson
och Sofia Bergholm. Deltagare i presentationen var Ronny Eriksson, Sam Bergholm, Agneta
Eriksson-Granskog, Andreas Enqvist, Daniel Henriksson samt de bägge presentatörerna.
Hemsidan gicks igenom steg för steg. Vi diskuterade kring bloggens möjligheter samt
eventuella begränsningar, t.ex. hur många inlägg man kan ha samtidigt på sidan. Vi tog även
beslut angående hemsidans logotyp. Hela hemsidan var inte riktigt färdig ännu så vi beslutade
att dölja de områden som ännu inte var klara. På det stora hela så var hemsidan välgjord samt
såg professionell ut, dock fanns vissa små ändringar att göra. Sara och Sofia skulle göra dessa
ändringar och sedan lämna över sidan till Consilia för publicering. Om allting går enligt
planerna så borde hemsidan komma online under vecka 22
22.5.2013
Testseglingen skjuts upp på grund av regn.
21.5.2013
Möte med IT-avdelningens elever angående Pop-kursens framsteg. Vi träffades i IT-labben,
deltagarna var Ronny Eriksson, Agneta Eriksson-Granskog, Andreas Enqvist, Daniel
Henriksson samt Pop gruppens elever. Tanken med mötet var att se om vi skulle ha någon
möjlighet att sjösätta roboten. Det visade sig att det uppkommit några buggar när de
sammankopplat alla moduler. Pop gruppen arbetade på och försökte lösa dessa så att vi skulle
51
kunna sjösätta senare samma dag. Tyvärr så krävdes det ganska mycket tid och arbete, så vi
beslöt att skjuta upp testseglingen till den 22.5.2013.
14.5.2013
Mellanliggande sprintdemo-möte. Avstämning av Pop-kursens framsteg. Grupperna stämde
av sinsemellan, samt presenterade sina egna framsteg. Deltagare i mötet var Ronny Eriksson,
Agneta Eriksson-Granskog, Andreas Enqvist, Daniel Henriksson samt Pop gruppen. Det
diskuterades kring sammanfogningen av alla moduler, samt om leveransdatumet skulle hålla.
6.5.2013
Web- och autopilotgruppernas demo-möte. Detta var ett avstämmningsmöte där man Weboch autopilot grupperna presenterade vad de lyckats producera hittills. Deltagande var Ronny
Eriksson, Agneta Eriksson-Granskog, Andreas Enqvist, Daniel Henriksson samt berörda Pop
kurs grupperna. Framsteg hade gjorts men en slutgiltig produkt fanns ännu inte.
15.3.2013
Möte angående kommunikation och organisationsstruktur inom projektet. Deltagande var
Ronny Eriksson, Agneta Erikson-Granskog, Sven Schauman, Sam Bergholm, Andreas
Enqvist samt elever från högskolans IT-program. Sam Bergholm skriver ett slutarbete om
projektets organisationsstruktur. Ronny redogjorde för planerna angående styrelsemedlemmar
och sammansättning och det konstaterades att det finns stor kompetens som kan stöda
projektet. Sam redogjorde för sitt arbete rörande kommunikationsstrukturen och
möjligheterna att utnyttja högskolans intranet (sharepoint) för att på så sätt göra samtliga
högskolans elever delaktiga. Tanken är att IT-eleverna ska utveckla sidor i sharepoint
samtidigt som support finns tillgänglig. Utåt finns behov av en hemsida där resultat kan
redovisas samt information spridas. På så sätt får Högskolan på Åland fin marknadsföring.
15.2.2013
Möte införPop-kursen.
52
Bilaga 4: Kjell Dahl power presentation
53
54
55
56
57
58
59
60
Bilaga 5: Testblankett från September test
61
62
63
64
Bilaga 6: Blank testblankett
65
66
67
68
Bilaga 7: Reserapport
STUDIERESA TILL BREST, FRANKRIKE
WRSC / IRSC
31oktober 2013
Den 2-6 september 2013 hölls världsmästerskap (WRSC, World Robotic Sailing
Championship) i segling för robotar i Brest, Frankrike. Genom ett stipendium fick jag,
Andreas Enqvist elev från sjökaptensprogrammet möjligheten att delta som en av
elevrepresentanterna från Högskolan på Åland. Med på resan var också vicerektor Ronny
Eriksson, Mathias Waller samt Ville Östberg elev från IT-programmet.
Syftet var att på plats studera och lära oss om robotsegelbåtar samt de framsteg och
utmaningar som detta fält står inför. Med en robotsegelbåt avses en båt som utan styrning från
land kan segla enligt en på förhand programmerad rutt. För Högskolans del är projektet med
robotsegelbåtar fortfarande i ett tidigt skede och vi hade ännu ingen båt att ställa upp med.
Trots detta ansågs möjligheten värdefull för att på ett snabbt sätt sätta oss in i
utvecklingsarbetet.
Platsen för evenemanget i Brest var vald till ett större hamnområde för fritidsbåtar där hela
miljön cirklade kring segling. Där fanns lämpliga sjösättningsramper, flytbryggor samt
lämpliga konferensfaciliteter. Tillfälliga tält byggdes upp som baser för de olika team som
hade för avsikt att delta med sina båtar. I anslutning till hamnområdet fanns en stor skyddad
havsvik där tävlingarna skulle äga rum. Totalt 7 team från 5 europeiska länder deltog med
båtar.
De två första dagarna bestod till stor del av konferens med föredrag dagtid som hölls av de
olika teamen som bestod av både studenter men också forskare och lärare. Föredragen
varierade från erfarenheter och framgångar till mer specifika problemställningar som
energisnåla styrningssystem samt framdrivningsmetoder.
Under eftermiddagar, kvällar och ibland nätter förberedde teamen sina båtar och finputsade de
sista detaljerna. Alla team deltog inte bara med segelbåtar utan även autonoma motorbåtar
som redan tjänstgjort med olika uppgifter. Teamet från Wales, University of Aberystwyth
deltog med en motordriven båt som utrustats med sonar för att undersöka bland annat isberg i
arktiska farvatten. De spanska teamet från Universidad de las Palmas de gran Canaria deltog
med en segelbåt som använts för vatten- fysikaliskkemiska undersökningar i farledsområden.
De tre sista dagarna bestod av olika tävlingar med olika delmoment där robotarnas förmågor
testades i olika banor med förankrade bojar. Momenten bestod bland annat av segling i ett
visst mönster genom en bana av bojar. På detta sätt sattes algoritmer samt teknisk
navigationsutrustning på prov då vinden påverkade båtarna från olika vinklar. Det åländska
69
teamet fick låna en gummibåt för att på nära håll följa med tävlingarna. Ett av momenten
bestod av en långdistanssegling (ca 10 Nm) där uthållighet testades för de båtar som deltog.
Sträckan var också mer exponerad för sjögång vilket utsatte båtar och utrustning för
ytterligare påfrestningar.
70
Bilaga 8: Video material på DVD
71