Procesrapport / Ba6-ID2 / juni 2012 City Cleaner - Processen bag
Titelblad BSc6 ID Arkitektur & Design Aalborg Universitet 2012 Semestertema: Integrated Design Projektperiode: 1. februar 2012-23. maj 2012 Projektgruppe: Gruppe 2 Synopsis This bachelor project deals with designing a City Robo Cleaner an autonomous robot for collecting waste in the central urban environment. More and more waste is thrown in urban areas, and it costs both the environment and the society dearly. The design solution in this project is a City Robo Cleaner running in daytime in the inner city of Aalborg. Focus is visible cleaning, for the prevention of abandoned waste on a long term. Projekttitel: City Cleaner Hovedvejleder: Aske Hejlesen Tekniskvejleder: Benny Endelt Sidetal: 33 Anslag: 34.505 Oplag: 9 Bilag: CD med proces- og præsentationsrapport, teknisk tegnemappe og 5 siders bilag Camilla Dahl Hansen Henrik Juul Pedersen Rikke Møller Thue Kristensen Torben Hove Larsen Rapportens indhold er frit tilgængeligt, men offentliggørelse (med kildeangivelse) må kun ske efter aftale med forfattere.
Forord Denne rapport er udarbejdet af gruppe 2, som et led i 6. semester bachelor 2012, Industriel Design, på civilingeniøruddannelsen Arkitektur og Design ved Aalborg Universitet. Titlen for projektmodulet er Integrated Design, hvilket omhandler design af et mekatronisk produkt til anvendelse udendørs og som indgår i et større system; en selvkørende robot til opsamling af affald i det centrale bymiljø en City Robo Cleaner. Produktmodulet fokuserer både på den integrerede designløsning og på den integrerende designproces, i den overordnede kontekst af et teknisk produkt til løsning af et samfundsaktuelt problem. [1] Igennem projektperioden har Aske Hejlesen og Benny Endelt fungeret som henholdsvis hovedvejleder og teknisk vejleder for projektet. Derudover har Nilfisk-Egholm A/S og Aalborg Materielgård ageret samarbejdspartnere, for at skabe en mere realistisk tilgang til projektet. Dokumentationen af løsningsforslaget udgøres af to dele; en procesrapport, der understreger den proces gruppen har gennemgået, samt en præsentationsrapport, der fremstiller produktets kvaliteter og egenskaber i den tænkte kontekst. Samtidig udarbejdes en teknisk tegnemappe. Alle dele lægges på Bilags CD. Læsevejledning Procesrapporten er opbygget kronologisk i forhold til processen, dog er der gennem udviklingen af produktet arbejdet iterativt. Det skal forstås således, at der løbende vendes tilbage til afsluttede emner, for at sammenligne med det udviklede koncept. Løbende gennem projektet er konceptet blevet vurderet ud fra visionen og problemformuleringen, for at tilegne ny viden samt at opnå et mere specifikt og gennemarbejdet resultat i form af en City Robo Cleaner. I designprocessen har det tekniske- og æstetiske aspekt kørt parallelt, for derved at kunne opnå et ligeså æstetisk som funktionelt produkt. De anvendte kilder til hvert afsnit er angivet med et tal i klammer efter den tekst kilden tilhører, eksempel [1]. Dette tal henviser til kilderne bagerst i procesrapporten. Bilag angives på samme måde, eksempel [B1], men henviser til en elektronisk udgave på den vedlagte cd, hvor ligeledes proces- og præsentationsrapport, samt teknisk tegnemappe findes. Nederst på hver side i rapporten findes en gennemgående orange informationslinje, som beskriver sidetal samt orientering om indholdet på siden. Der forekommer resultatafsnit, som dels er en opsamling af den foregående undersøgelse, dels beskrivelse af de konkluderede resultater af tidligere afsnit. For at give et visuelt overblik over procesforløbet er der lavet et procesoverblik. Det viser i kronologisk rækkefølge et udsnit af de brugte metoder og øvelser, som der er arbejdet med undervejs.
Procesoverblik Research Virksomhedsbesøg Feltarbejde Konceptudvikling Designkompas Vision Problem Projekt start Vidensindsamling Observation Scenarier Casestudier Observation Produktudvikling Formworkshop Formanalyse Analyse
Dataindsamlig Erfaringssøgning Funktionsundersøgelse Koncept Emneforståelse Undersøgelser Brugerundersøgelse Moodboard Undersøgelser Mockup Produkt Projekt slut Empiri Eksterne konsulenter Fig. 1
Indholdsfortegnelse Procesoverblik 4 Research 8 Hvad er en robot? 8 PaPeRo 8 irobot Roomba 8 Nilfisk-Egholm 9 Henkastet affald 10 Materielgården 10 Observation 10 Resultater 11 Konceptudvikling 12 Designkompas 12 Vision 13 Problem 13 Synlig rengøring 14 Projekt Henkastet Affald 14 Rengøringsfirmaer 14 Undersøgelser 15 Opsamlingsmetoder 15 Det synlige objekt 16 Koncept 17 Produktkrav 17 Værdikrav 17 Moodboard 18 Produktudvikling 19 Formworkshop 19 Eksisterende robotter 20 Husqvarna 20 Guidebot 20 Måling af skilte 21 Belægninger og niveauer 21 Sensorundersøgelse 21 Geometrisk formanalyse 22 Nilfisk-Egholm design 23 Resultater 24 City Robo Cleaner 25 Fremdriftmotor 25 Batteri 25 Hjul og styring 26 Funktionsmotor 26 Navigering og programmering 26 Materialer 27 Udformning 27 Mockup 28 Reflektion 31 Henvisninger 32 / Procesoverblik
Indledning I det danskerne i høj grad har taget to-go -kulturen til sig i den travle hverdag, er henkastet affald blevet et stigende samfundsøkonomisk problem. Ofte bliver affaldet smidt på farten i stedet for at benytte de mange opstillede affaldsspande. Henkastet affald er dårligt for både miljøet og økonomien, idet kommunerne bruger flere og flere ressourcer på fjernelsen deraf. Kommunerne har gode redskaber og maskiner til rengøring af byen, men der findes ofte tilbageværende småt affald, som de store fejemaskiner ikke kan få med, da det oftest ligger på svært tilgængelige steder. Grundene til det stigende affaldsproblem kan være mange. Mange mennesker tænker ikke over konsekvenserne ved at smide et lille stykke affald, og tager det som en selvfølge at det fjernes. For at affaldsproblemet bliver mindsket, og dermed sparer både miljø og kommuner, skal den nuværende adfærd ændres. I dette projekt vil der lægges vægt på forebyggelse af henkastet affald i Aalborg midtby, ved at gøre opmærksom på rengøringen i byen, og derved ændre den nuværende affaldsadfærd. Indledning /
Research Hvad er en robot? En robot kan defineres på flere forskellige måder. Med en hermeneutisk tilgang vurderes diverse empiri omkring eksisterende robotteknologier, for derved at vurdere hvordan der i projektet ønskes at benytte disse. For at undersøge de forskellige former for robotteknologier, ses på PaPeRo, som besidder visse menneskelige træk, og på irobot Roomba, som er en basal computerstyret robot. PaPeRo PaPeRo er blevet tillagt nogle grundlæggende funktioner med henblik på at interagere med mennesker. Den kan genkende og huske stemmer og ansigter og reagerer på berøring, når PaPeRo ikke taler med folk, engagerer den sig selv i aktiviteter, så som at gå rundt, danse eller synge. Der kan programmeres og tilføjes nye handlinger og funktioner til PaPeRo. [2] irobot Roomba En af de mest velkendte robotter er den indendørs robotstøvsuger. Den registrerer selv vægge og andre forhindringer, og sensorerne sørger for, at køre en ekstra tur på særligt beskidte områder. Støvsugeren kan programmeres til at køre på forskellige tidspunkter. [3] Fig. 2 Fig. 3 / Research - Hvad er en robot?
Nilfisk-Egholm Som en del af projektet arbejdes der med Nilfisk-Egholm som ekstern samarbejdspartner. Derfor blev virksomheden besøgt, for derved at opnå en forståelse for hvilke produkter og områder der i Nilfisk-Egholm dækkes og produceres. Nilfisk-Egholm producerer diverse redskabsbærere og dertilhørende redskaber til brug til vedligeholdelse af større udendørsarealer året rundt. Nilfisk-Egholm producerer selv alle deres produkter og er med gennem hele processen - fra løs idé til færdigt, salgsklart produkt. De skaber idérige, funktionelle og enkle maskiner, som skræddersys efter kundens behov. Nilfisk-Egholm udvikler deres maskiner i samarbejde med deres kunder, som stiller høje krav til maskinerne med hensyn til høj manøvredygtighed, kraftig ydeevne, høj maskinudnyttelsesgrad, nemt redskabsskift og høj komfort. Med de forskellige redskaber og én maskine, kan opnås effektivt arbejde gennem alle fire årstider. Der arbejdes med redskaber indenfor tre segmenter; have-, sne- og belægningsarbejde. [4] Der ses potentiale i at udvikle et produkt til Nilfisk-Egholm. Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 Research - Nilfisk-Egholm A/S /
Henkastet affald Idet danskerne har taget to-go kulturen til sig, ender meget affald på uhensigtsmæssige steder. Dette har store konsekvenser for miljøet. Henkastet affald kan være alt fra fastfood embalage til tyggegummi. Cigaretskod er antalsmæssigt det største problem i Danmark. Det anslås at der dagligt smides 9 millioner cigaretskod og det tager naturen op til fem år at nedbryde et skod. Skoddene er små, så kommunens fejemaskiner kan ikke få fat i dem alle. Derudover lægger skoddene sig ofte mellem fliser og brosten, og er derfor vanskelige og tidskrævende at samle op med håndkraft. [5] For at vurdere det konkrete affaldsproblem i Aalborg, tages kontakt til materielgården, for derved at få viden om hvordan de håndterer det henkastede affald i byen. Derudover laves en observation af Aalborg midtby. Materielgården De ansatte på materielgården rengører byen tidligt om morgenen. For at få et indblik i deres indsats, blev en morgenvagt observeret. De steder og det affald, som fejemaskinen ikke kan håndtere, går en medarbejder rundt og håndfejer. Det koster de ansatte meget tid og kommunen mange omkostninger. Der blev under observationen lagt fokus på, at der gennem de sidste år, er kommet mere og mere affald i byen, og der menes derfor, at indstillingen er nødt til at ændres. Observation Aalborg midtby observeres umiddelbart efter den kommunale rengøring har fundet sted. Her ses, at der stadig ligger småt affald, hovedsageligt imellem brostenene langs gågaden, Bispensgade. Det er hovedsageligt cigaretskod og andet småt affald, som de større fejemaskiner ikke har kunne tilgå. / Research - Affald
Resultater I henhold til den foregående research, tages beslutning om det videre projektarbejde. Efter samtale med materielgården og efterfølgende observation af Aalborg midtby, vurderes at der kan laves forbedringer indenfor fjernelse af småt henkastet affald imellem brosten langs gågaden Bispensgade. I det der vil fjernes mindre henkastet affald på svært tilgændelige steder, vil der arbejdes videre med at udvikle en City Robo Cleaner indeholdende i en miniserie til Nilfisk-Egholm. Henkastet affald ses som et stigende problem, derfor lægges fokus på forebyggelse deraf. Dette gøres ved at ændre borgernes indstilling omkring affald, og dermed, på længere sigt, mindske henkastet affald. I dette projekt defineres en robot som en maskine, der automatisk udfører et job og som er programmeret og styret af en computer. Robotten defineres som en programmerbar maskine med manipulatorer og sensorer. Manipulatorer påvirker verden omkring robotten, mens sensorer sanser omverdenen. [6] Research - Resultater /
Konceptudvikling Designkompas Gennem kursusmodulet Integreret Design blev tillært metoden Designkompas. Designkompasset er en produktmodel, som kan benyttes til både udvikling- og analyse af et designprodukt. Kompasset består af fire basale parametre; strategi, filosofi, teknologi og æstetik, og fire kontekstuelle parametre; forretning, kultur, omverden og menneske. Disse parametre peger alle mod designarenaen, hvori designproduktet findes. For at kickstarte konceptudviklingen og samtidig få klarlagt hvilken retning der ønskes, benyttes Designkompasset tidligt i projektforløbet. Ud fra studievejledningen og fra foregående research var nogle af de kontekstuelle parametre fastsat, men for at opnå nye idéer og indsigter, blev der åbnet op for nye inputs. Dette mundede ud i to forskellige koncepter; Fig. 7 1: Fokus på fjernelse af affald, hvor robotten skal fungere som et hjælpemiddel til en kommunalarbejder i det daglige arbejde. 2: Fokus på forebyggelse af affald i bymiljøet og på synlig rengøring, i håb om en ændret affaldsadfærd. Efterfølgende lavedes der principtegninger og scenarieudvikling af de to koncepter, som blev præsenteret til statusseminar. Hér kom nye øjne på koncepterne, og der fandtes en generel mening fra både Nilfisk-Egholm og materielgården om, at koncept 2 med synlig rengøring havde potentiale, og desuden fulgte kommunens plan omkring synlig rengøring med Projekt Henkastet Affald. Fig. 8 / Konceptudvikling - designkompas og scenarer
Vision Der ønskes at skabe opmærksomhed omkring fjernelse af affald i Aalborg midtby ved hjælp af synlig rengøring. Dette skal være medvirkende til at affaldsadfærden blandt borgerne, på længere sigt, påvirkes. Ydermere skal dette forebygge henkastet affald. Denne ændring skal medvirke til at Aalborg opnår et image som ren by. Problem Hvordan skabes en forebyggende løsning i form af City Robo Cleaner, som påvirker den nuværende affaldsadfærd, samtidig med at henkastet affald fjernes på svært tilgængelige steder i Aalborg midtby? Research - Resultater /
Synlig rengøring Projekt Henkastet Affald Aalborg kommune har igangsat Projekt Henkastet Affald, som omhandler opsamling og optælling af affald fra forskellige områder i kommunen. Projektet kører over tre gange seks uger, hvor der løbende kommer resultater fra optællingerne, så en eventuel forbedring kan registreres. Den første tælling for projektet viste at 52% af det opsamlede affald i Aalborg bycentrum var cigaretskod, 19% var pap, papir og cigaretpakker, 12% var plast, poser og flasker, de sidste 17% var delt mellem fastfood emballage, glas og flasker, organisk affald, boner og tyggegummi. [7] [B1] Disse resultater underbygger og bekræfter valget af affaldstype samt område, som der ønskes arbejdet med gennem projektet. Derfor arbejdes videre med fjernelse af småt henkastet affald i Aalborg bymidte, med udgangspunkt i gågaden Bispensgade. Rengøringsfirmaer I håb om at kunne ændre borgernes affaldsadfærd ved synlig rengøring, og dermed mindske henkastet affald, undersøges diverse empiri fra rengøringsfirmaer, som har benyttet sig af synlig rengøring. Generelt findes en positiv holdning omkring synlig rengøring, da rengøringspersonalet ofte bliver mere anerkendt og der skabes et respekteret forhold mellem rengøringspersonale og kunden. Når virksomheder sammenligner med tidligere rengøringsresultater, findes et langt bedre resultat med synlig rengøring. [8,9,10] Fig. 9 / Synlig rengøring - Projekt henkastet affald og rengøringsfirmaer
Undersøgelser Opsamlingsmetoder Idet problemet omhandler fjernelse af småt henkastet affald, heriblandt cigaretskod, på svært tilgængelige steder, undersøges diverse opsamlingsmetoder. Der blev opstillet parametre, som undersøges ved de forskellige metoder. Der ses på hvordan metoderne kan tilgå hjørner, langs facader og mellem fuger. Ud fra tests af forskellige koste, sugeog pusteanlæg, klister samt priknåle fandtes flere problemstillinger og fordele ved de forskellige metoder. Der fandtes problemer omkring fleksibilitet, sugekapacitet, fastsat affald samt støvgener. Efter endt forsøg, findes punktsug som velfungerende ud fra de opstillede parametre, da dette opfyldte kravet i de givne situationer og områder. Se resultatskema i bilag. [B2] Fig. 10 Fig. 11 Fig. 12 Fig. 13 Fig. 14 Undersøgelse - opsamlingsmetoder /
Det synlige objekt Da der er draget beslutning om at benytte synlig rengøring i bymidten, undersøges borgernes reaktion på et synligt objekt i gadebilledet. Hvad synes de om det? Hvordan skabes opmærksomhed derom? Hvilken betydning har størrelse, farve og lyd? Der blev eksperimenteret med tre forskellige størrelser af hvide papkasser, for at registrere hvorvidt den enkelte størrelse påvirkede konteksten og ikke mindst de forbipasserende. Den store kasse var ofte til gene for de forbipasserende, og det var problematisk at pasere. Den lille kasse var ikke til gene i gaden, dog synes den let at overse og blev løftet op og undersøgt af forbipasserende. Den mellem kasse var nem at se i gadebilledet uden at være til gene for de forbipasserende. Efterfølgende blev påsat logo og tekst på den mellem kasse for derved at undersøge, om dette ville tiltrække mere opmærksomhed. Forbipasserende blev spurgt om de lagde mærke til henholdsvis logoet og teksten på kassen, hvor 75% havde lagt mærke til logoet og 85% læste teksten på kassen. Størstedelen mente, at kassen blev opfattet mere seriøs ud fra de påsatte logoer. Fig. 15 Fig. 16 Fig. 17 Endvidere blev kassen forsynet med eksempelvis støvsugelyd, hvilket viste sig at give kassen en identitet, som de forbipasserende kunne forholde sig til. Lydene var også medvirkende til, at dens rengøringsfunktion var langt mere gennemskuelig. Ud fra foregående test fandtes frem til en approksimativ størrelse, samt et videre arbejde med hvordan tekst, logo og lyd kan tydeliggøre funktionen og skabe opmærksomhed. [B3] Der tages beslutning om at tilsidesætte fokusområdet omkring opmærksomhed på rengøring, idet det synes at skabe opmærksomhed på gaden blot ved en hvid kasse. / Undersøgelse - det synlige objekt
Koncept Aalborg midtby er bestående af forskellige belægninger, kanter og revner. Hér ophobes hurtigt henkastet affald, og dette er svært at tilkomme for diverse rengøringsmaskiner. Det henkastede affald stammer fra de mange mennesker, som færdes i midtbyen. For at ændre denne affaldsadfærd gøres der opmærksom på rengøringen ved hjælp af en City Robo Cleaner. Denne skal benytte synlig rengøring ved at køre i dagtimerne, samt fjerne det henkastede affald, og derved forebygge mod at der kommer mere affald. City Robo Cleaner skal tilpasses funktionelt og æstetisk, så den har nem tilgang til de svært tilgængelige steder, samt skaber opsigt omkring sin funktion og sit udtryk, uden at den er til gene for borgerne. Ydermere skal den følge Nilfisk-Egholm s design, da den skal indgå i en miniserie hertil. Produktkrav Skal give synlig rengøring i Aalborg midtby Skal kunne rengøre svært tilgængelige steder Skal kunne køre på forskellig belægning Skal være opsigtsvækkende Ikke til gene i gadebilledet Afspejle Nilfisk-Egholm s design Nem vedligeholdelse Værdikrav Forebygge mod henkastet affald Ændre borgernes affaldsadfærd Skabe et image for Aalborg som ren by Skal interagere med borgerne Skal skabe en positiv oplevelse for borgerne Koncept /
Moodboard For at få en fælles forståelse for hvilken følelse, der ønskes at skabe med City Robo Cleaner, blev lavet et moodboard bestående af billeder, der afspejler disse følelser. De følelser og den stemning der enstemingt ønskes afspejlet er glæde, nysgerrighed, opmærksomhed og gennemskuelighed. Moodboardet har ikke været brugt aktivt gennem hele processen, men har fungeret som en påmindelse om hvilket City Robo Cleaner skal fremkalde. / Moodboard Fig. 18
Produktudvikling Formworkshop Med inspiration i konceptet og de foregående undersøgelser, laves en formworkshop, med udgangspunkt i tidligere konceptog principtegninger, for at få forskellige idéer til en City Robo Cleaner. Der blev arbejdet med både ler og skitsering, for derved bedre at kunne udtrykke organiske former. Workshoppen var meget åben og fri med hensyn til form, da der ikke var opsat parametre og retningslinjer. Dog resulterede workshoppen i et videre arbejde med en form med henholdsvis én snude og tre snuder pegende i hver sin retning. Disse former blev lavet ud fra antagelserne om, at de skulle opfylde de tidligere opstillede parametre om at tilgå hjørner, langs facader og mellem fuger. Produktudvikling - formworkshop / Fig. 19
Eksisterende robotter For at opnå forståelse for hvilke funktioner City Robo Cleaner skal indeholde, blev der som inspiration, undersøgt eksisterende robotter. Der blev undersøgt en Husqvarna græsslåmaskine, for at få indsigt i mulige tekniske løsninger, samt registreringsrobotten Guidebot, for at få indsigt i sensorteknik og programmering. Husqvarna Husqvarna græsslåmaskinen har dens styring i de store, grove baghjul, som både kan køre frem og tilbage, således der er høj manøvredygtighed og minimal venderadius. Derudover har den forhjul, for at holde balancen. Den benytter børsteløse DC motorer til fremdrift, da denne type er kraftig, har en god energiudnyttelse og et lavt støjniveau. Derudover finder robotten selv tilbage til sin ladestation, når den har lavt batteriniveau. Hvis Husqvarna bliver afbrudt i sit arbejde, udsender den en signalerende lyd samt en sms til et telefonnummer. [11] Guidebot Guidebot er en registreringsrobot, som er udviklet af DTU og Teknologisk Institur. Den reagerer på omgivelserner ved at genkende, registrere og flytte et emne, som den vurderer med en Microsoft Kinect sensor. Derved kan den bedømme relativ præcise afstande indenfor tre-fire meter. [12] Fig. 20 Fig. 21 / Produktudvikling - eksisterende robotter
Måling af skilte Med ønsket om at City Robo Cleaner skal tilkomme svært tilgængelige steder, blev der opmålt forskellige forhindringer i Bispensgade. Der blev blandt andet målt butiksskilte- og stativer, for derved at kunne fastsætte en max højde og bredde, således City Robo Cleaner kan tilkomme de svære steder under og mellem skilte. Belægninger og niveauer Da gågaden består af flere slags belægninger i forskellige niveauer, blev der undersøgt højdeforskelle og belægningstyper, for at opnå en forståelse af hvilke udfordringer City Robo Cleaner kan få. Da Bispensgade består af henholdsvis brosten i siderne og større fliser i midten, skal hjulene på City Robo Cleaner have et kraftigt dækspor for at give et godt greb i begge belægninger. Da City Robo Cleaner hovedsageligt skal køre langs gågaden ved brostensbelægningen, tages højde for niveauforskellene derved. Sensorundersøgelse For at få en idé om hvilken sensor, som skal benyttes, og hvor denne skal placeres, var det nødvendigt at undersøge hvorfra en sensor kan opfange og registrere affald. Et mobilkamera blev brugt som sensor, og det blev antaget, at hvis affaldet kunne ses på mobiltelefonen, vil sensoren ligeledes kunne registrere det. Produktudvikling - skilte, belægninger, sensor /
Geometrisk formanalyse Der er blevet arbejdet i forskellige retninger i workshops, hvorfor der blev lavet en geometrisk formanalyse, hvor der blev gået mere systematisk til værks. Her blev der taget udgangspunkt i de simple geometrier, cirklen, firkanten og trekanten, og deres egenskaber. Fokus lå på om formen kunne tilkomme hjørner, facader og manøvredygtigheden derved. Cirklen manøvrede godt langs facader og var god til at dreje omkring elementer, dog kunne den ikke tilkomme hjørner. Cirklens formsprog er livligt og kan virke lidt utilregnelig når den kører rundt, da det kan været svært, at se hvilken retning den bevæger sig. Firkanten havde gode egenskaber for at køre langs facader og tilkomme hjørner, dog skulle den ændre brat retning for at komme ud af et hjørne. Dette kunne opnås ved at bakke og efterfølgende lave et større sving. Firkantens formsprog er roligt, men kan ligesom cirklen være svær at gennemskue retningen på. Den langbenede trekant havde let tilgang til hjørnerne på grund af spidsen, ydermere manøvrerede den godt rundt. Formsproget er let gennemskueligt, da spidsen er med til at underbygge kørselsretningen. Endvidere mindede trekanten om tidligere udbytte fra formworkshop med én snude. Fig. 22 / Produktudvikling - geometrisk formanalyse
Nilfisk-Egholm design Da det er tiltænkt at lave en Nilfisk-Egholm miniserie, der følger deres formsprog og design, blev deres nuværende design på City Ranger 2200 analyseret. City Ranger 2200 er en basismaskine opbygget af to moduler, hvor det ene fungerer som førerhus og den anden som motordel. Ligeledes er maskinen opdelt med en funktionel bagende, hvorpå tanken påsættes og en forende hvorpå der påsættes de nødvendige redskaber. Maskinen er knækstyret, hvilket gør at den let kan manøvrere rundt på smalle steder. Designet på City Ranger 2200 gav nogle designmæssige udfordringer til designet af redskaber, som skal monteres bag på maskinen, på grund af den afrundede form. Den afrundede form betyder meget for Nilfisk-Egholm, da de var opsat på at lave noget, der ikke tidligere var set på markedet og de er stadig de eneste på markedet der benytter sig af denne form. Alle redskaber integreres som en del af maskinen, da de følger de samme linjer som basismaskinen, for at fremstå som en gennemført løsning, uanset hvordan den opbygges. Dog prioriteres funktionaliteten højere end designet, da det er vigtigt at produktet virker helt optimalt. [13] [B4] Fig. 23 Produktudvikling - Nilfisk-Egholm design /
Resultater Efter diverse undersøgelser, målinger og analyser tages udbyttet op til overvejelse, for derved at fastsætte nogle parametre, som ønskes at arbejde videre med. Der er opnået viden om eksisterende robotter, for at få et indblik i mulighederne og funktionerne i disse, og efterfølgende at kunne bedømme hvilken motor- og sensorteknik der kan benyttes i City Robo Cleaner. Ved undersøgelser er der opstillet nogle produktkrav. Idet der ønskes at fjerne affald på svært tilgængelige steder, blev skilte og stativer i gågaden målt. Den forreste del af City Robo Cleaner skal have en højde på max 18 cm og bredde på max 45 cm, for at kunne nå affald under skilte og stativer. Samtidig skal der være en frihøjde på minimum 3 cm for ikke at komme i karambolage med niveauforskellene ved brostenene. For at kunne registrere affald, skal City Robo Cleaner indeholde en sensor, som skal placeres med en vinkel på 30 o. I henhold til undersøgelserne med de eksisterende robotter, vælges at benytte et et alarmsystem som set i Husqvarna Automover, derudover ses der potentiale i styremetoden. Der findes inspiration i den anvendte sencorteknologi benyttet i GuideBot. City Robo Cleaner skal have en trekantet grundform, for bedst muligt at kunne tilgå de svære hjørner, og samtidig give et udtryk om gennemskuelighed. Der ønskes at skabe en Nilfisk-Egholm miniserie, hvor der hovedsageligt tænkes på det æstetiske udtryk i maskinerne. Der skal arbejdes med linjeførøring og tydeliggørelse- og opdeling af funktioner. / Produktudvikling - resultater
City Robo Cleaner Der er undervejs i designprocessen arbejdet parallelt mellem det tekniske- og det æstetiske aspekt. Ud fra alle de foregående undersøgelser, research og forsøg, er der fundet frem til både tekniske- og æstetiske specifikationer omkring City Robo Cleaner. Der er taget både til- og fravalg med hensyn til motor, hjul og programmering, for at opnå de mest ideelle funktioner. Fremdriftmotor Med inspiration fra tidligere undersøgelser er der draget beslutning om, hvilken teknik City Robo Cleaner skal benytte. Ønsket er at holde et lavt mekanisk støjniveau samt at undgå udstødningsgasser, derfor vælges elektriske børsteløse DC motorer til fremdrift. Denne motortype har en lang levetid, da der er mindre friktion, mindre mekanisk slid samt en høj effektivitet. Ydermere kan motoren laves kompakt og relativ let, således størrelsen og vægten på City Robo Cleaner minimeres. Det vurderes at City Robo Cleaner skal veje max 15 kg og klare en stigning på max 15 o, samtidig skal opnås en hastighed på max 4 km/t, i henhold til forbipasserende, sensorer og reaktionstid. I samarbejde med Gearcentralen Micmotor udvælges ovennævnte motor med en samlet motoreffekt på 50W. Da City Robo Cleaner benytter sig af samme styring som Husqvarna, fordeles effekten på to motorer, der placeres tæt sammen med gearingen ved hvert hjul. Der vælges derfor to stk. AMETEK Pittman 12 V 1302 series motorer. Den tætte placering sikrer nem tilgang til både hjul, motor og gearing på samme sted i forbindelse med servicering. Motorstyringen for begge motorer placeres således, at der kan sikres tilstrækkelig køling. [14, 15, 16, 17, 18, 19] Se bilag [B5] for uddybende specifikationer til valg af motor. Batteri Fremdriftmotorerne forbindes med et genopladeligt lithiumion (Li-ion) batteri, da denne type tilbyder den højeste energitæthed, hvor både størrelse og vægt er minimal. Samtidig er der mulighed for mange opladninger uden et væsentligt energitab. Da City Robo Cleaner skal køre i dagtimerne, for at gøre opmærksom på synlig rengøring, ønskes at den kører i butikkernes åbningstid. Derfor laves beregninger på hvor mange Ah et batteri skal indeholde for at opfylde dette behov. Et 40 Ah Li-ion batteri på 3,5 kg, vil kunne tilbyde 6-7 timers drift med en opladningstid på 5 timer, og behøver derfor ikke opladning i løbet af dagen. [20, 21, 22] Se gennemgående batteriberegninger i bilag [B5]. City Robo Cleaner - motor og batteri /
Hjul og styring Ud fra ønske om at hjulene skal være funktionelle, have nem vedligeholdelse, billig købs- og driftspris, sammenlignes forskellige hjultyper, for derved at finde de optimale hjul. Der ses på både en- og toaksels hjul, larvefødder samt kuglehjul. Der vælges at benytte to en-aksels hjul bagerst på City Robo Cleaner til fremdrift og styring, samt et stabiliserende to-aksels hjul forrest. Derved bliver motorstyringen relativ simpel, da hver motor kun skal styre ét baghjul i hver retning, og det stabiliserende hjul følger med. Baghjulene placeres i hvert baghjørne for at opnå en minimal venderadius og høj manøvredygtighed. Se bilag [B5] for specifikationsvalg. Funktionsmotor Foregående undersøgelser viser, at punktsug er det mest optimale til opsamling af affald på svært tilgængelige steder. Forskellige støvsugere undersøges i deres sugeevne for at finde den ideelle motor hertil. Støvsugerne skilles ad for at få en forståelse og et overblik over funktionerne og indholdet. Med udgangspunkt i de afprøvede støvsugere og fremdriftsmotorer, vælges at City Robo Cleaner som funktionsmotor benytter en børsteløs DC motor med en motoreffekt på 20W. Idet fremdriftsmotorerne benytter en 25W motor, vælges en AMETEK Pittman 12 V 1208 series motor, som er en mindre motor fra samme serie. [23] I henhold til foregående undersøgelser, ønskes at lyden fra funktionsmotoren er tydelig for forbipasserende. Dette skal være medvirkende til at funktionen med City Robo Cleaner fremstår let gennemskuelig, og samtidig giver forbipasserende en genkendelseseffekt med sugelyden. Der er placeret et filter mellem funktionsmotoren og tanken. Filtrets funktion er at forhindre affald at komme ned i motoren, og det store overfladeareal gør at filteret ikke tilstoppes. Navigering og programmering For at City Robo Cleaner kan navigere rundt, skal den vide hvor den er, hvor den skal hen og hvordan den kommer derhen. Det er nødvendigt at have den præcise position for at der ikke opstår forvirring og den kommer til gene for de forbipasserende. Derfor udelukkes GPS, da dette er for upræcist og let bliver forstyrret af omkringliggende bygninger. I stedet opstilles et trådløst netværk, hvorved positionen på City Robo Cleaner kan beregnes ved trilateration. [24] Ved at placere flere hotspots i området, kan afstanden til hvert signal beregnes, den præcise position udregnes og området kan derved inddeles i mindre zoner. City Robo Cleaner benytter en dybdesensor, der gør det muligt at genkende og registrere affaldstyper. Dette gøres ved hjælp af PrimeSense teknologi, kendt fra Microsoft Kinect, der er bestående af to sensorer og en IR-sender. IR-senderen udsender et kodet signal, som efterfølgende bliver opfanget af Tank Gearing Tank den ene sensor, hvorefter det omregnes til et dybdebillede i gråskala. Den anden sensor opfanger et farvebillede, således at City Robo Cleaner er i stand Sugeslange til både at se dybder og farver. Sensor Gearing Dette gør at den kan registrere Filter forhindringer på sin rute, samt Programmering Funktionsmotor genkende Fremdriftsmotor affaldstyper. Ved at benytte programmet OpenCV, Sugeslange kan City Robo Cleaner programmeres til at opsamle affald og Hjul Hjul følge bestemte anvisninger når den møder en forhindring. [25, 26, 27, 28] Fremdriftsmotor Programmering Sugeslange Filter Funktionsmotor Sensor Sugeslange Fig. 24 / City Robo Cleaner - hjul, styring og sug
Materialer Da City Robo Cleaner er et udendørs produkt, skal materialerne kunne holde til de forskellige forhold, som den udsættes for. Det tænkes at producere chassiset i en aluminiumslegering, da dette er et let og holdbart materiale. Det er ligeledes velegnet til udstansning og bukning, så den tilpasses de forskellige komponenter. Bukningerne vil samtidig virke afstivende på chassiset. Der er undersøgt forskellige plasttyper og produktionsmetoder som materiale til karosseri, heriblandt rotationsstøbning i PPog PE-plast og formstøbning i polyuretan (PUR). Der vælges at formstøbe i PUR, da denne metode benytter en silikone støbeform som minimerer opstartsomkostningerne, desuden er materialet UV-bestandigt. PUR er et gennemfarvet materiale, således ridser ikke fremstår tydelige på City Robo Cleaner. [29, 30, 31] Udformning City Robo Cleaner er opbygget af en trekantet grundform, som overholder de opstillede produktkrav. Med inspiration i Nilfisk- Egholms design er baghjulene fremhævet, ved at forskyde dem ud af grundformen og derefter indkapsle dem i en skærm. Derudover fremhæves tanken, for at få et todelt objekt, hvorved funktionen for City Robo Cleaner synliggøres og fremstår mere gennemskuelig. Der er fokus på at komponenterne følger grundformens linjer. Der er taget valg om, at City Robo Cleaner skal bære navnet City Cleaner, hvilket skal påsættes robotten, således forbipasserende kan se navnet og nemt få en idé om dens funktion. Nedenstående billede viser en simpel arbejdsmodel af City Cleaner. Fig. 25 City Robo Cleaner - Navigering, programering og udformning /
Mockup Idet der nu findes både tekniske specifikationer og et æstetisk udtryk på City Cleaner, ønskes at undersøge hvilke reaktioner den skaber i gågaden, og ikke mindst at se, om den lever op til de opstillede ønsker og følelser. Der laves en simpel papmodel af det foreløbige design beklædt med kulørt papir, for at få det ønskede udtryk. Modellen afprøves med en fjernstyret bil i Bispensgade, hvor de forbipasserende udspørges om deres reaktion og mening om City Cleaner. Generelt findes en positiv stemning om både dens funktion og udseende, og ofte nævnes udtryk fra det tidligere moodboard. Nogle synes den bør have en mere iøjnefaldende farve, for nemmere at kunne se den i det travle gadebillede, mens andre synes den kan være højere, ligeledes for synliggørelse. City Cleaner blev ligeledes vurderet i størrelse ud fra skilte og stativer i Bispensgade, for at se, om de opsatte produktkrav var overholdte. Efterfølgende tages City Cleaner designet op til revision i henhold til de påpegede punkter. Sugetanken gøres højere og afrundes, dog sørges for stadig at overholde de tidligere designbeslutninger. Der arbejdes med synligheden af City Cleaner, som besluttes at gøre ved hjælp af stærkere farver. Da Nilfisk-Egholm kører i farverne grøn, sort og grå ville disse være oplagte ligeledes at benytte til City Cleaner, men da den er tiltænkt som en miniserie, vælges at bruge orange frem for grøn. Denne farve adskiller sig fra gadebilledet, og er derfor med til at synliggøre og vække opmærksomhed omkring City Cleaner. / City Cleaner - Mockup
City Cleaner - Mockup / Fig. 26
Fig. 27
Reflektion Der er i procesperioden benyttet forskellige metoder til fremskaffelsen af en løsning til en City Robo Cleaner. Efterfølgende kan der reflekteres på metodevalg og procesforløb. Det har været produktivt at benytte mange forskellige metoder, for at opnå forskellige idéforslag, dog er der undervejs opstået problemer med opfølgningen og dokumenteringen af resultater og løsninger, hvilket har resulteret i at processen ofte gik i stå. Gennem projektet har processen til tider været en del rodet. Dette skyldes til dels, at det var svært at tilrettelægge de forskellige faser på forhånd og at projektet undervejs har ændret karakter. En anden grund til den ustrukturerede proces er problemstillingen med at skabe en fælles referenceramme omkring projektets retning. Det er derfor nødvendigt at vende tilbage til tidlige diskussioner, hvilket medfører tidspilde, denne tilbagevenden fører også til en dybere behandling af problemstillingerne og højner i sidste ende den fælles forståelse. Det er dog stadig ønskværdigt at undgå misforståelser, og i fremtidigt arbejde kan det derfor være relevant at få problemstillinger, samt mulige løsninger gjort mere visuelle, således at misforståelser undgås. De opstillede produktkrav anses som værende opfyldte, idet de løbende er blevet revurderet i henhold til de foregående undersøgelser for at tilpasse det endelige produkt. Det kan kun antages at de opstillede værdikrav er opfyldte, da de er langtidseffekten af City Cleaner. Dog findes grundlag for at de opfyldes, ud fra udtalelser fra materielgården og forløbne undersøgelser omkring synlig rengøring. Der er ved foregående kursusgange blevet givet nye, brugbare metoder til både koncept- og produktudvikling samt uddybning og registrering heraf. Mange af disse metoder har beklageligvis ikke indgået aktivt i procesforløbet. Dog har det ny tillærte Designkompas været brugt flittigt i konceptudviklingen med godt udbytte. Kurset omkring materialelære kunne være brugt tidligt i processen, for at få tilegnet viden om mulighederne i forskellige materialer. Ligeledes burde Tangible Interactions benyttes for at opnå et fuldt gennemskueligt og klart produkt. Ligesådan kunne Marker Mixed Media-metoden være benyttet som alternativ til de hurtige skitsetegninger under for eksempel en designproces. Arbejdet med en ekstern samarbejdspartner har været interessant og udfordrende. Det har lagt op til diskussion om hvilken rolle Nilfisk-Egholm skal spille, men samtidig givet en virkelighedstro mulighed for at udvikle et produkt til et allerede eksisterende firma. At arbejde med et eksisterende firma, som tager opgaven og arbejdet alvorligt, virker desuden motiverende og påvirker arbejdet i en positiv retning.
Henvisninger Kildehenvisninger s.3 [1] http://www.studieweb.aod.aau.dk/digitalassets/42/42388_studievejledning_bsc06_id_22.3.12.pdf s. 8 [2] http://www.nec.co.jp/products/robot/en/functions/index.html [3] http://www.roboteksperten.dk/roomba/133-irobot-roomba-555-pet.html s. 9 [4] http://www.egholm.dk s. 10 [5] http://www.holddanmarkrent.dk/article/cigaretskod s. 11 [6] http://videnskab.dk/sporg-videnskaben/hvordan-virker-en-robotstovsuger s. 14 [7] Resultater fra projekt henkastet affald - se bilag [8] http://www.dk.issworld.com/presse/nyheder/pages/synlig_reng%c3%b8ring_gav_langt_bedre_kvalitet.aspx] [9] http://www.stikboksen.dk/arbejdsmiljoweb,-d-,dk/home/stoej_lys_og_luft/rengoering/materiale_ reng%c3%b8ring/~/media/arbejdsmiljoeweb/pdf/lys_luft_og_stoej/god_rengoring-indeklima.pdf] [10] http://www.nordjyske.dk/aalborg/forside.aspx?ctrl=10&data=28%2c3526811%2c2875%2c3] s. 20 [11] http://ing.dk/artikel/121716-supersensor-giver-dansk-robotforskning-oejne [12] http://blog.mivia.dk/2011/06/my-kinect-datasheet/ s. 23 [13] Mail fra Nilfisk-Egholm - se bilag s. 25 [14] http://www.tedmotors.com/brushless-dc-motor.htm [15] http://electronics.howstuffworks.com/brushless-motor.htm [16] http://techon.nikkeibp.co.jp/english/news_en/20090403/168295/ [17] http://dev.emcelettronica.com/you-use-bldc-motor-you-should-understand-how-it-works-brushless-dc-motors-roll [18] http://www.pittman-motors.com/brushless-dc-motors/instrument-grade-brushless-dc-servo-motors/1302-brush [19] http://www.gearcentralen.dk/userfiles/file/katalog/motors%20catalog%5b1%5d.pdf - s.4 [20] http://www.batteri.dk/hotel/batteri/webpages.nsf/ba9f50795226e2afc12565b5005aa2de/001828dcb99751468 525666000683797!OpenDocument [21] http://batteryuniversity.com/learn/article/whats_the_best_battery [22] http://www.alibaba.com/product-gs/476067081/12v_40ah_lithium_battery_packs_for.html s. 26 [23] http://www.pittman-motors.com/brushless-dc-motors/instrument-grade-brushless-dc-servo-motors/1208-brush [24] http://electronics.howstuffworks.com/gadgets/travel/gps1.htm [25] http://www.robotmarketplace.com/products/bg-blinkrc.html [26] http://www.robotshop.com/productinfo.aspx?pc=rb-spa-408&lang=en-us [27] http://openkinect.org/wiki/hardware_info [28] http://downloadsquad.switched.com/2010/11/29/hacked-microsoft-kinect-trained-to-recognize-objects/ s. 27 [29] http://www.otv.dk/plast-halvfabrikata/plasttyper/pur-polyurethan?gclid=cjjsp_algracfcqtmaodau-rsg) [30] http://www.plast.dk/sektioner/pursektionen/teknikkenbag/stiftpur/ [31] http://www.dhp.dk/seeems/119.asp
Illustrationer s. 4-5 fig. 1 Egen illustration s. 8 fig. 2 http://64.92.116.178/2005_03_13_archive.html fig. 3 http://www.therobotstore.com.au/roomba-560.html s. 9 fig. 4 http://fotoarchiv-kunkel.startbilder.de/name/einzelbild/number/153489/kategorie/kommunalfahrzeuge~strassenraeum--und-streufahrzeuge~egholm.html fig. 5 http://www.egholm.cz/_foto/2200/1024_768/nuzky_na_zivy_plot_1.jpg fig. 6 http://www.egholm.cz/_foto/2200/1024_768/nuzky_na_zivy_plot_2.jpg s. 12 fig. 7-8 Egne illustrationer s. 14 fig. 9 Egne illustrationer s. 15 fig. 10-14 Egne illustrationer s. 16 fig. 15-17 Egne illustrationer s. 18 fig. 18 http://www.123rf.com/photo_12169605_happy-man-hiker-holding-his-arms-in-the-air-in-a-feeling-of-success-having-reached-the-summit.html http://www.psfk.com/2011/12/the-power-of-why-how-childlike-curiosity-can-inform-and-inspire.html http://birgittehoffmann.blogspot.com/2011/02/er-du-nysgerrig.html http://coopcatalyst.wordpress.com/2011/03/24/attention-please-i-just-stopped-paying-attention- -to-you/ http://blogs.cornell.edu/garden/get-activities/signature-projects/youth-grow/ http://www.bsr.org/en/our-insights/blog-view/why-did-the-tweenbot-cross-the-road-to-teach us-about-kindness http://lifespeaks.tv/?p=676 s. 19 fig. 19 Egne skitser og modeller s. 20 fig. 20 http://uncrate.com/stuff/husqvarna-automower/ fig. 21 http://robocluster.dk/aktiviteter/herning-industrimesse-hi[11]-.aspx s. 22 fig. 22 Egne skitser s. 23 fig. 23 http://fotoarchiv-kunkel.startbilder.de/name/einzelbild/number/153489/kategorie/kommunalfahrzeuge~strassenraeum--und-streufahrzeuge~egholm.html s. 26 fig. 24 Egen illustration s. 27 fig. 25 Egen illustration s. 29 fig. 26 Egne illustrationer s. 30 fig. 27 Egen illustartion Gradierede billeder Egne illustrationer Præsentationsrapport Forsider & bagsider Egne illustrationer Egne illustrationer