Utvikling av høstebeholder til den autonome landbruksroboten Thorvald

Abstract

Denne gradsoppgaven omhandler produktutviklingen av høstebeholderen til den autonome roboten Thorvald. Thorvald er en lettvekts landbruksrobot som har blitt utviklet ved NMBU, Ås siden 2014. Thorvald ble utviklet for å substituere diverse oppgaver til den tradisjonelle traktoren. Roboten er elektrisk drevet og har gjennom årene blitt videreutviklet til å bli en plattform som er svært modulær.

I sammenheng med Thorvald ble det i 2018 opprettet et prosjekt kalt GrassRobotics. GrassRobotics er et prosjekt hvor det utvikles utstyr til Thorvald for å automatisere og forbedre høsting av grovfôr. Gradsoppgaven oppsummerer moderne og tradisjonelle produktutviklingsmetoder, retningslinjer og prosesser innenfor ingeniørfaget. Et fullstendig produkt utvikles fra oppdragsgivers idé til et prototypeklart produkt. Rapporten inneholder også utviklings- og markedsanalyser som blir vektet opp mot det ferdige produktet.

Gjennom dette arbeidet har det blitt utviklet en høstebeholder til den autonome jordbruksroboten Thorvald. Beholderen veier 62 kg og har et internvolum på 1,5 m^3. Dette betyr at en Thorvald med nyttelast på 400 kg kan frakte 338 kg gras med massetetthet ned mot 230 kg/m^3 per tur hvis utstyret for å plukke gras bærer sin egen vekt. Beholderen er utstyrt med lastceller som Thorvald kan bruke til autonome avgjørelser. En produksjon på 2000 beholdere har anslått produksjonskostnad på 24 400 kr per beholder og anslått salgspris på 55 000 kr per beholder. Beholderen forbruker ca. 312 W i 20 sekunder per lossing.

This dissertation entails the product development of a harvesting container for the autonomous robot Thorvald. Thorvald is a lightweight agricultural robot that has been developed at The Norwegian University of Life Sciences in Ås since 2014. Thorvald was developed to substitute various tasks of the traditionally used tractor. The robot is electrically driven and has undergone development to become a very modular platform.

With Thorvald in mind, there was in 2018 created a project called GrassRobotics. GrassRobotics is a project that develops equipment for Thorvald to automate and improve the harvesting of forage.

The thesis summarizes modern product development methods, guidelines and processes from the engineering field. A final product is developed from an initial idea to a prototype ready product. The report also includes development and market analysis which is to be compared with the finished product.

Throughout this work, a harvesting container for the autonomous agricultural robot Thorvald was developed. The container weighs 62 kg with an internal volume of 1,5 m^3. This means that a Thorvald with a load capacity of 400 kg is able to transport 338 kg of grass with a density as low as 230 kg/m^3 per turn, assuming the equipment picking the grass carries its own weight. The container is equipped with load cells for autonomous decision making. With a production of 2000 containers the expected production cost is NOK 24 400 per container and a reasonable sales price will be NOK 55 000. The container consumes about 312 W for 20 seconds when unloading the grass.