World Robotic Sailing Championship

Seilbåten som er sin egen kaptein

Helt uten mannskap eller fjernkontroll bestemmer seilbåten selv kursen mot et forhåndsbestemt mål. Det norske studentprosjektet stiller i verdensmesterskap for robotiserte seilbåter.

2.4mR

Denne klassen er en ren konkurransebåt, beregnet på å seiles av én person.

Båttypen er klassifiert i ISAF, International Sailing Federation. Historien startet i USA i 1980 der det ble forsøkt å lage en mini-utgave av 12-meter klassen. Dette ble så dratt videre i Sverige, og den første egentlige 2.4mR ble designet av Peter Norlin.

Båtene må være designet etter en formel for alle mål som er identisk, men nedskalert fra 12 meters-klassen.

En 2.4mR er 4.16 meter lang, bredde der båten er bredest ved vannlinjen skal være 0,805 m, avstanden fra vannlinjen til bunn av kjølen er 1 m, skroget skal veie 260 kg, masten er 4.65 m høy og storseil og fokk til sammen 7.5 m2 .

Verdensmesterskapene trekker gjerne rundt 100 deltakere. VM ble arrangert i Norge i 2001. I 2014 tok Bjørnar Erikstad sølvmedalje for Norge. Det er registrert 40 eksemplarer i Norge

Kilde: Wikipedia og Norsk 2.4mR klubb

Den helautomatiske seilbåten er utviklet av tre studenter ved Høgskolen i Buskerud og Vestfold som har hatt det som sin bacheloroppgave våren 2015. Studentene er Mikael Tunge, Simen Weum og Frédéric Syversen Avias som alle studerte Maritim elektro-automasjon frem til sommeren.

Systemet har et stort potensial innenfor flere områder, blant annet overvåkning.

Selve båten er en 2.4mR, se faktaboks, som er utstyrt med GPS, sensorer som registrerer vindstyrke, vindretning og krenging, samt motorer som styrer ror og seil. Dermed er den i stand til å registrere posisjon ved hjelp av GPS, hastighet, kompassretning, vindhastighet, vindretning og krengning. Ved hjelp av disse systemene kan båten selv seile til forhåndsbestemte mål.

Omfattende prosjekt

Mikael Tunge forteller at det har vært en lang og omstendelig prosess og mye arbeid å få det til slik de ønsket.

– Vi jobbet med bacheloroppgaven i et halvt år og hadde tre-fire måneder med intens jobbing på våren, forteller han.

De har brukt Simens S7-1500 PLS, som kontrollerer automatiske funksjoner sammen med en liten datamaskin av typen Raspberry pi B+. Disse komponentene brukes til behandling av sensordata, utregninger, samt styring og regulering av båtens mast og ror. Roret styres av en lineær aktuator, en komponent som omdanner den roterende bevegelsen til en lavspent likestrømsmotor til lineære bevegelser, det vil si til skyve- og trekkebevegelser.

Les om: Mesterskap gir flere søkere

Tre tidligere studenter har utviklet en robotstyrt seilbåt, foran fra venstre Frederic Syversen Avias og Simen Weum, bak fra venstre Mikael Tunge og veileder, høgskolelektor Marius Tannum.
Tre tidligere studenter har utviklet en robotstyrt seilbåt, foran fra venstre Frederic Syversen Avias og Simen Weum, bak fra venstre Mikael Tunge og veileder, høgskolelektor Marius Tannum. Steinar Sund
 

Samtidig sørger en PID-regulator for å holde roret stabilt. Masten styres av en steppermotor, mens en mikrokontroller er tilkoblet og bidrar til å sette seilet i riktig posisjon.

Rent seilteknisk har de bygd opp styringen av båten etter åtte forskjellige scenarier, basert på vindretningen og vinkel til destinasjon.  Gruppen har også arbeidet mye med å opprette god kommunikasjon mellom sensorer og styringsenheter, og implementere motorene i reguleringssløyfer.

De tidligere studentene forteller at de har brukt mye tid på å teste løsningene underveis.

Nå fungerer det, fastslår de, og viser fram en video av Autonomus som viser hvordan båten seiler alene ute på sjøen og hvordan den uten problemer og helt av seg selv takler bølger og vind. Studentene fulgte med i følgebåt og gjorde opptakene.

Se filmen på youtube her

Utvikles videre

Båten er testet under ulike vindforhold opp til frisk bris. Kraftigere vind har båten ennå ikke vært utsatt for. De nybakte ingeniørene har ikke kunnet hvile på sime laurbær. I hele sommer har de tre arbeidet med å klargjøre båten for deltakelse i World Robotic Sailing Championship som går av stabelen på Åland i Østersjøen fra 31. august til 4. september. Det videre arbeidet med båten har gått ut på å få med flest mulig tenkelige scenarier. Den må blant annet takle møter med andre båter. Under testingen og utviklingen følger de den nøye med følgebåt, men målet er at den skal kunne seile helt på egen hånd.

– Den skal kunne ta egne beslutninger, så det er mye å ta hensyn til, sier Tunge.

Det er meningen at det skal legges inn programvare som gjør at den takler alle situasjoner og også at den blir synlig på radar. Der er de ikke i dag.

Prosjektet er ikke helt nytt. En annen gruppe studenter startet det og det har gått over tre-fire år. De nybakte ingeniørene forteller likevel at de valgte å se bort fra mye av det som til nå var gjort og startet arbeidet fra scratch.  Mest sannsynlig blir seilbåten også en oppgave for kommende studenter. Den kan enda utvikles videre. Nå har båten også fått sin egen hjemmeside, en side som jevnlig blir oppdatert med progresjonen til båten, dens mål og høydepunkter.

 

Kongsberg Maritim er med

Som veileder har de hatt med seg høgskolelektor Marius Tannum som synes arbeidet til studentene er viktig, ikke minst med tanke på at høgskolens profil som maritim høgskole.

– Dette er veldig i tråd med vårt fokus. Vi vil bruke dette prosjektet både overfor studenter og bedrifter, sier han.

Han bekrefter at de nå har fått med seg Kongsberg Maritim i det videre arbeidet med prosjektet. Det betyr bedre økonomiske muligheter til å fullføre prosjektet og kommersialisere det.

Se også: Får mer mat ut av maten

Stille og pent her, men Autonomus takler også frisk bris helt på egen hånd.
Stille og pent her, men Autonomus takler også frisk bris helt på egen hånd. Autonomus

Tannum forteller at det slett ikke er vanlig å kjøre et prosjekt over hele sommeren, som de har gjort i dette tilfellet, men det ble det vurdert som viktig i forhold til høgskolens profil.

Seiler måneder i strekk

– Prosjektet har et stort potensiale på sikt, så med riktig samarbeidspartnere kan de tre ingeniørene skape sine egne arbeidsplasser for å videreutvikle konseptet kommersielt, tror Tannum.

Høgskolelektoren fra HBV viser til at båten kan seile uten bemanning og uten energi. Dermed ser han mange anvendelsesmuligheter for den robotstyrte seilbåten. Han mener systemet kan brukes til transport av gods, til overvåkning av miljø og havområder og den kan til og med ha en militær funksjon og blant annet søke etter fremmede ubåter.

Båten kan programmeres til å patruljere et avgrenset område og den kan være ute i flere måneder uten at noen er med.