Förarlös teknik skolas in i gruvorna
Inom ett par år ska en självkörande lastbil vara i drift i Sverige – exempelvis för transporter vid malmbrytning. Det är målet för ett utvecklingsprojekt som redan visat att uppgiften är fullt möjlig. I höst är det dags för en avgörande demonstration i gruvmiljö.
Den minskade efterfrågan på metaller har visserligen satt sina spår i form av kraftigt minskat transportbehov och därav betydligt färre levererade maskiner. Enligt företaget transporterar dock de förarlösa truckar som används cirka 20 miljoner ton järnmalm varje månad med förväntat resultat: betydligt säkrare arbetsplats och ökad produktivitet. Bland annat försvinner ingen arbetstid på grund av raster och skiftbyten.
Även i Sverige är intresset stort. Bland annat leder Scania ett forskningsprojekt med förhoppningen att de första självkörande lastbilarna ska finnas tillgängliga för malmtransporter inom ett par år.
Företaget samarbetar med bland annat KTH, Linköpings universitet, Saab och Autoliv i ett FFI-projekt som fått namnet IQ Matic. FFI står för Fordonsstrategisk Forskning och Innovation med Vinnova som väsentlig finansiär. I det aktuella projektet är målet att ta fram en helt självkörande lastbil för tuffa miljöer som gruvor.
– Vi har kommit långt med arbetet och har redan visat med riktig lastbil att uppgiften är möjlig, säger Bo Wahlberg, professor i reglerteknik vid KTH.
Testbilen som döpts till Astator klarar redan i dag att ta sig fram i både låg och hög fart utan människa i förarsätet. Den ska även klara att backa och hantera olika hinder som dyker upp på dess väg. Nästa stora demonstration är i maj och det som förväntas bli den sista demonstrationen planeras till en riktig gruva i höst.
Utvecklingen av lastbilen har mött flera avsevärda utmaningar. En av dessa är styrningen. Lastbilar skiljer sig från vanliga personfordon på grund av sin tyngd samtidigt som lastbilens stora massa genererar en inbyggd tröghet. Situationen underlättas inte av att Astator har två styrande hjulaxlar. Sammantaget innebär det att stora krav ställs på styrningen och att beräkningsmodellen blir mer komplex och resurskrävande. Bland annat hävdas att självkörande lastbilar behöver ny information var 50:e millisekund för att kunna fatta rätt beslut om användandet av styrning, gas och broms.
I det arbetet spelar KTH en väsentlig roll. Bland annat har forskarstuderande Pedro Lima, Jonas Mårtensson och Bo Wahlberg ägnat de två senaste åren åt att utveckla Scania-lastbilens styrning för att uppnå största möjliga precision och säkerhet. Den metod som används kallas Model Predictive Control (MPC) och gör att lastbilen kan köra själv på smala och krokiga vägar. Enligt forskarna har den valda reglermetoden flera fördelar.
– Först och främst kan lastbilsmodellen, precis som namnet antyder, förutspå fordonets rörelser i varje given situation utifrån information som vilket håll fordonet styr åt, hur mycket gaspådrag som ges alternativt hur mycket bromskraft som appliceras. Modellen ger oss möjlighet att minimera avvikelser från önskad körbana, maximera passagerarkomforten genom att minimera ”sidoryckningar” vid styrning, men också i färdriktningen vid gas och broms. Även bränsleförbrukningen kan påverkas för att maximera fordonets bränsleeffektivitet, säger Pedro Lima.
Han poängterar att reglermetoden kan hantera både icke-linjär dynamik och begränsningar, vilket är värdefullt för att till exempel förhindra att lastbilen välter vid skarpa svängar.
Enligt Pedro Lima klarar lastbilen att köra själv med en maximal avvikelse på 20 centimeter från vägens mittlinje.
– Förutom att den uppför sig väldigt exakt så klarar lastbilen också av att köra i höga farter. Maxhastigheten är 90 kilometer i timmen, och detta klarade styrningen av på ett både mjukt och stabilt sätt, säger Pedro Lima.
Ytterligare en hörnsten i projektet är att förstå och planera för svårare trafik- och transportsituationer – ett arbete där KTH-doktoranden Erik Ward samt forskarna John Folkesson och Patric Jensfelt på forskningscentret Centre for Autonomous Systems (CAS) vid KTH spelar viktiga roller.
Givetvis finns även planer på att utveckla fordon som utan hjälp av förare ska klara att ta sig fram i den vanliga trafiken. Ett exempel är IQ City, ett samarbete mellan KTH, Ericsson och Scania som ska leda fram till att en självkörande buss testas i Kista norr om Stockholm i en demonstration som fått namnet Connected Mobility Arena (CMA).