Saken er produsert og finansiert av NIBIO - Les mer

Skogsroboten skal måle og telle trær

Kan roboter bevege seg i skogen, måle trærne og hjelpe til med hogsten? Nå utvikles framtidens skogbruk.

2.1 2017 04:00

På midten av 1950-tallet var godt over 30 000 personer sysselsatt i skogbruket. På slutten av 1970-tallet kom hogstmaskinene for fullt og i dag er det rundt 5000 som har sitt virke blant trekronene.

De heltidsansatte kjører store maskiner, mens mange sesongarbeidere, blant annet fra Polen og Baltikum, tar seg av skogplanting og ungskogpleie. Siden 1980 har tømmerprisen blitt halvert, og store deler av norsk skogindustri lagt ned.

Men skogen vokser som aldri før. Siden 1920 har mengden tømmer i de norske skoger blitt tredoblet og nærmer seg nå en milliard kubikkmeter.

Bare de siste ti årene har tømmermengden økt med 20 prosent.

Tross lav lønnsomhet er det en forventning om økt hogst i årene fremover, ikke minst i forbindelse med det grønne skiftet, der fornybare råvarer skal erstatte fossile.

Utfordringen for skogbruket i den nye bioøkonomien blir å utvikle nye systemer for å hogge trær. Dette kan bli systemer som er førerløse, fjernstyrte og til og med selvgående. 

En av dem som forsker på fremtidens skogbruk, er Marek Pierzchała fra Norsk institutt for bioøkonomi på Ås. Vi ble med Marek ut i skogen for å lære mer om hvilke muligheter forskerne ser for seg når det gjelder automatisering av skogbruket.

Robot over røtter og stein

Noe kommer forsiktig og rykkvis trillende på stien mellom granleggene. Utseendemessig ikke helt som R2-D2 fra Star Wars, kanskje mer som et stereoanlegg fra 1980-tallet med kamera og påmonterte hjul. Med litt velvilje ligner den Wall-E, Pixar Studios søte og litt keitete robot, der den triller fremover under kronetaket i skogen like ved Campus Ås.

For selv om den foreløpig fjernstyrte farkosten virker noe bortkommen blant trestammene i granskogen, er jobben dens å finne frem på egen hånd.

Det langsiktige målet med forskningen er å utvikle en selvgående skogsrobot som kan kartlegge, stedfeste og posisjonere både seg selv og trærne den møter på sin vei.

Bak fjernkontrollen, noen meter unna, står PhD-student Marek Pierzchała. Den polske skogbrukeren kom til Norge i 2013 og arbeider med automatisering i skogbruket ved NIBIOs avdeling for skogteknikk og økonomi.

– Vi trenger ikke nødvendigvis så dyrt utstyr, det viktigste er programvaren, forklarer Pierzchała.


Målet for Marek Pierzchała er å utvikle en selvgående skogsrobot som kan kartlegge trærne den møter på sin vei. (Foto: Lars Sandved Dalen)

Bygger kartet mens den går

Målet med skogens Wall-E er at den på egen hånd både skal navigere røtter, steiner og trestammer samtidig som den kartlegger trærne omkring. Den skal finne ut av hvor de står og hvor store de er. Og etter hvert som nye trær og nytt terreng dukker opp, skal roboten oppdatere det tredimensjonale kartet som gradvis bygges opp.

Selve roboten består av programvare som samler inn og behandler data fra en tredimensjonal LIDAR, det vil si laserlys som kartlegger overflaten på omgivelsene, slik som trestammer og røtter.

I tillegg er den utstyrt med stereokamera og en sensor som registrerer egne bevegelser.

Pierzchała forklarer at han først lar roboten kartlegge området. Deretter kan han la den kjøre selv. En av mange utfordringer for roboter på skogtur er at bakken ikke er asfaltert og plan. Terrenget er fullt av humper, som gjør det vanskelig for roboten å manøvrere.

I tillegg er trærne svært like og slett ikke plassert på rekke og rad i et ordnet system.

Beregner ukjente omgivelser

I skogen vil det alltid være en utfordring å vite hvor man er når GPS-signalet mangler. På samme måte er det for roboter.

SLAM, som står for simultaneous localization and mapping, er en av de vitenskapelige metodene robot-forskere som Marek Pierzchała bruker i arbeidet sitt. SLAM er de beregningene som skal til for å kartlegge de ukjente omgivelsene roboten beveger seg i samtidig som robotens egen posisjon skal oppdateres.

Denne algoritmen, altså instruksjonene i dataprogrammet til roboten, er både kompliserte og komplekse.

Roboten, eller rettere sagt robotens programvare, bruker både todimensjonale og tredimensjonale sensorer for å lage et kart over omgivelsene. Selve programmeringen gjør han med programmeringsspråket C++. Marek bruker for det meste programvare basert på åpen kildekode, noe som gjør der enklere å utvikle robotens egenskaper.

Blir det roboter i fremtidens skogbruk?

Så til det opplagte spørsmålet: Vil det bli roboter i skogen? Ser Marek Pierzchała for seg at det norske skogbruket vil bruke roboter i fremtiden, roboter som kanskje arbeider døgnet rundt?

Pierzchała svarer ja. Han tror det vil være mange muligheter for automatisering i skogbruket.

Mange skogsmaskiner er såkalte endelige tilstandsmaskiner.

En brusautomat er et eksempel på en såkalt endelig tilstandsmaskin. Du putter på 30 kroner og maskinen frigjør en brusflaske. Et annet eksempel er en heis som kjører til en bestemt etasje når du trykker på knappen, eller et trafikklys som skifter farge når det står biler og venter.

Taubaner er et godt eksempel på en tilstandsmaskin som kan egne seg for automatisering. Taubaner brukes som regel til å frakte tømmer i bratt terreng. Selve operasjonen med å frakte tømmeret er en operasjon som skal utføres gang på gang.

I tillegg fraktes tømmeret på en egen line, noe som gjør taubaner egnet for automatisering.

Det samme gjelder ulike sensorer som kan monteres på hogstmaskinen eller på vogna som frakter tømmeret fra hogstplassen og til lagringsplassen.

Fjernstyring først

Et annet aktivt forskningsfelt er utviklingen av såkalte cobots (collaborative robots), altså roboter som samarbeider med andre roboter eller med mennesker.

Pierzchała tror imidlertid ikke at disse endringene og automatiseringene av skogbruket er noe som vil skje med det aller første.

– Utviklingen kommer nok til å skje mer gradvis. I starten kan det være snakk om maskiner som blir fjernstyrt av operatører foran skjermer eller med VR-briller. Så, etter hvert som teknologien blir utviklet, og brukerne blir vant til å jobbe slik, så vil vi kunne få autonome roboter, kanskje på samme måten som vi får selvkjørende biler, sier Pierzchała.

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.

Annonse