Markku Hartikainen
Marika Hautala
Automaattiohjaus tarjoaa monipuolisia hyötyjä ympäristön, kuljettajan ja tuotannon näkökulmasta. Kun peltotöissä voidaan minimoida turhat vaiheet, säästyy resursseja, ja viljelijä voi keskittyä työn laatuun ja lopputulokseen. Tämä vähentää kustannuksia ja tukee samalla ekologisempaa ajotapaa. KATI-hankkeessa tapahtuvalla automaattiohjauksen kehittämistyöllä vastataan Pohjois-Pohjanmaan alueen tarpeeseen kehittää maatalouden sekä metalli-, kone- ja autotekniikan yrityksiä.
Työkoneen automaattiohjauksessa ajolinjat ohjelmoidaan koneelle etukäteen. Lisäarvoa saadaan entistä enemmän, kun ajo-ohjaus yhdistetään työkoneen toimintoihin, kuten määränsäätöautomatiikkaan tai traktorin päisteautomatiikkaan. Automaattiohjauksen ansiosta maanviljelijän kone pystyy seuraamaan reittiä tarkasti ja tekemään päistekäännökset, eli automaattiset käännökset pellon päissä, ilman kuljettajan ohjausta. Etukäteen voidaan huomioida myös pellolla sijaitsevat esteet, kuten ojat ja kivet. (Palva 2020.)
Käytännön tasolla automaattiohjaus näkyy muun muassa turhien ajojen vähenemisenä, mikä keventää työn kuormittavuutta ja parantaa työn jälkeä. Samoja alueita ei käsitellä useaan kertaan, eikä alueita jää huomaamatta. Lisäksi kaikki ajosuoritukset tallentuvat automaattiohjauksen muistiin, mikä helpottaa työn analysointia ja jatkokehittämistä. Työkoneohjaus ja automaattisten toimintosarjojen onnistunut toteutus edellyttävät kuitenkin, että automatiikka on tuettu, ja että traktorin ja työkoneen välillä on toimiva tiedonsiirtoyhteys ISOBUS-järjestelmän kautta. (Palva 2020.)
ISOBUS-järjestelmän avulla voidaan kytkeä nykyaikaisten maataloustraktorien, työkoneiden ja apulaitteiden elektroniikkaa toisiinsa, ja se mahdollistaa myös erimerkkisten ja eri maissa rakennettujen koneiden viestiliikenteen yhteensopivuuden. Maatalouskoneiden valmistajat ovat maailmanlaajuisesti hyväksyneet kyseisen järjestelmän, joka perustuu ISO 11783 -standardiin. Tekniikkana käytetään CAN (Controller Area Network) -tiedonsiirtoväylää, johon voidaan kytkeä useita erilaisia toimilaitteita. (Linkolehto 2020.) CAN-väylä tarkoittaa käytännössä tietoverkkoa, joka mahdollistaa ajoneuvon eri osien, kuten esimerkiksi moottorin, vaihteiston, jarru- ja viihtyvyysjärjestelmän sekä työkoneen kommunikoinnin toistensa kanssa (JC 2025).
Työkoneen automaattiohjauksen kehittäminen KATI-hankkeessa
KATI (Kone- ja autotekniikkaa tehostavat innovaatiot) -hankkeessa kehitetään ”virtuaalinen traktori”, johon voidaan liittää erilaisia ISOBUS-laitteita ja -antureita. Simuloitu työkoneympäristö mahdollistaa järjestelmän testaamisen ja kehittämisen sekä anturitiedon kulun tutkimisen väylän yli eri tilanteissa ilman fyysisiä työkoneita.
Yksi hankkeen keskeisimmistä toimenpiteistä on avoimen lähdekoodin ISOBUS-kirjaston (AgIsoStack++) käyttöönotto tiedonsiirtoväylän hallintaan. Kyseinen kirjasto tukee ISO11783- ja J1939-standardien mukaista CAN-väyläliikennettä, ja se toimii osana hankkeessa kehitettyä virtuaalitraktorin järjestelmää. Kirjaston avulla voidaan liittää anturit ja toimilaitteet samalle väylälle, mikä mahdollistaa tehokkaamman tiedonkeruun, laitteen hallinnan ja datan analysoinnin.
Hankkeessa kokeillaan myös integroida AgOpenGPS-järjestelmän lohkoautomatiikan ohjaus ISOBUS-väylän taakse. Tämän myötä työkoneen toimintoja voidaan ohjata AgOpenGPS:n kautta hyödyntäen standardoitua ISOBUS-väyläviestintää. AgOpenGPS toimisi tällöin AUX-N-tyyppisenä älykkäänä ohjauslaitteena, joka liitetään työkoneeseen ISOBUS-järjestelmän yleiskäyttöisen käyttöliittymän eli yleisterminaalin kautta. Tämä mahdollistaa järjestelmän sujuvamman integroinnin ISOBUS-yhteensopiviin työkoneisiin ja vähentää tarvetta erillisille, konekohtaisille releohjauksille, jotka ovat tyypillisiä AgOpenGPS-järjestelmän ratkaisuissa.
AUX-N (Auxiliary Control – ”new”) tarkoittaa älykästä apuohjainta, kuten joystickia, jolla voidaan ohjata useita työkoneen toimintoja. Nykytraktoreissa tämä toiminnallisuus on usein sisäänrakennettu, jolloin traktorin omat hallintalaitteet ja painikkeet voidaan liittää suoraan työkoneen ohjaukseen. Ohjaus tapahtuu yleisterminaalin näytön kautta, jossa käyttäjä voi määrittää painikkeiden toiminnot ISOBUS-standardin mukaisesti.
Lisäksi KATI-hankkeessa demonstroidaan AgOpenGPS-järjestelmän ja avoimen lähdekoodin Robot Operating System -käyttöjärjestelmän (ROS) yhteiskäyttöä robottikoneen ohjauksen ratkaisuna. Demonstraatiot toteutetaan sekä Centrian omalla miehittämättömällä maajärjestelmällä (UGV, Unmanned Ground Vehicle) että hankkeessa kehitettävällä autonomisella työkoneella. Osana demonstraatiota robottikoneeseen tuodaan myös ISOBUS-väylärakenne hyödyntäen avoimen lähdekoodin ISOBUS-ohjelmakirjastoja. Esimerkiksi AgIsoStack tarjoaa valmiita CAN-väyläajureita, jotka mahdollistavat antureiden ja toimilaitteiden välisen väyläpohjaisen tiedonsiirron.
RTK-tukiaseman käyttöönotto ja ohjausboksin kehittäminen AOG/ROS-ympäristöihin
Centrian Ylivieskan kampuksen katolle on asennettu RTK-tukiasema paikannuksen ja autonomisen ohjauksen kehittämistä varten. Tukiasema on osa AgOpenGPS-järjestelmän käyttöönottoa ja se tukee hankkeen tarkkaa paikannusta vaativia työpaketteja. RTK-vastaanottimen tarjoama korjaussignaali on hyödynnettävissä lähialueilla koko hankkeen ajan. RTK-tarkkuuden voidaan arvioida heikkenevän noin yhden senttimetrin verran aina kun etäisyys kasvaa tukiasemasta kymmenen kilometriä, joten järjestelmä toimii käytännössä luotettavasti jopa kymmenien kilometrien säteellä.
Centriassa on kehitetty erillinen ohjausboksi, joka on suunniteltu myös integroitumaan AgOpenGPS- tai ROS-pohjaisiin ohjausjärjestelmiin. Boksia hyödynnetään myöhemmin osana demonstrointia, jolloin se toimii rajapintana robottikoneen, anturien ja ISOBUS-väylän välillä. Ohjausboksilla voidaan hoitaa työkoneen autonominen ohjaus sekä hallita väyläkommunikaatiota (CAN/ISOBUS) antureiden ja toimilaitteiden välillä. Siihen voidaan liittää tarvittaessa myös manuaalisia ohjauskomponentteja, kuten hätäkatkaisuja, releohjauksia ja RC-kauko-ohjaus (kaukokäyttö radiosignaalien välityksellä). Ohjausboksi hyödyntää hankkeen RTK GPS -järjestelmää tarkan suunnan ja paikannuksen aikaansaamiseen.
KATI (Kone- ja autotekniikkaa tehostavat innovaatiot) -hanketta rahoittavat Euroopan unioni ja Pohjois-Pohjanmaan liitto. Pohjois-Pohjanmaan kone- ja autoalan koulutusta tarjoavat organisaatiot Oulun ammattikorkeakoulu ja Centria- ammattikorkeakoulu, Jokilaaksojen koulutuskuntayhtymä JEDU, Koulutuskuntayhtymä OSAO ja Koulutuskeskus Brahe toteuttavat hankkeen yhdessä.
Lähteet
JC. Auton CAN-väylä. Saatavissa: https://www.jammaa.com/new/teema/31. Viitattu 21.10.2025.
Linkolehto, R. 2020. ISOBUS-järjestelmä maataloudessa. Digimaatalous.fi. Saatavissa: https://www.digimaatalous.fi/isobus-jarjestelma-maataloudessa. Viitattu 23.6.2025.
Palva, R. 2020. Peltoviljely. GPS-ohjausjärjestelmät. Digimaatalous.fi. Saatavissa: https://www.digimaatalous.fi/gps-ohjausjarjestelmat/. Viitattu 23.6.2025.
Markku Hartikainen
TKI-asiantuntija
Centria-ammattikorkeakoulu
p. 040 729 9941
Marika Hautala
TKI-asiantuntija
Centria-ammattikorkeakoulu
p. 040 487 5812
