Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Design of a workstation for teleoperated forwarders: Exploring the future work within forestry
Luleå University of Technology, Department of Business Administration, Technology and Social Sciences.
2020 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

This thesis work has been the result of a five-year Industrial Design Engineering education at Luleå University of Technology. The project has investigated the possibilities of teleoperating forest machines using a human-centered design approach. The work has been conducted for Skogforsk, which is the Swedish institute for forestry. The project’s objective was to present ideas on how future teleoperation can improve the work as a forwarder operator. The aim was to identify the forwarder operators’ specific needs and explore how the development of a teleoperated workstation can address those needs. The project has been carried out using three phases; Inspiration, Ideation, and Impleentation. During the first phase, the project investigated how the work is carried out today and what needs a forwarder operator has. The operators’ needs can be summarised in three different areas; transporting the machine, loading and unloading, and planning. Two kinds of operators can be seen today, the ones who are motivated primarily by working in the forest, and the ones who are motivated by the production and self-competitiveness. During the Inspiration phase, the project also tested what problems exist today with operating a forwarder using teleoperation with the system implemented in the Truedsson Forestry Lab in Uppsala. It was identified that screens are an essential complement to using head-mounted displays such as VR-goggles while not offering the same amount of precision and presence in work as the goggles. It was also identified that the operators did not feel that the machine being an extension of them due to lost feedback of motion and sound. Perceived and actual control of the machine differed, and the operators did not identify the machines’ behavior during transportation. Apart from these issues, the current view did not offer a complete overview of the area around the machine. Neither did it offer visuals on the sides of the machine, and the logs sortings.

Along with the identified issues, opportunities for improvement guided the explorational work through creative workshops to solutions presented and tested in either an operational test or in a video test. The ideas included the implementation of sound focusing on the gripper, which was appreciated by the operators. The precision using screens was improved by projecting the gripper’s position on the ground plane. For control of the transportation work, the project proposed solutions for indicators on tilt, roll, and the wheels of the machine. Nevertheless, it proposed an idea of projected tracks improving the work to become more proactive by highlighting obstacles and the near term position of the machine. The project also tested overview improving ideas such as drone views, and a 360 degrees view which may have potential in the future teleoperation work. Several other ideas were tested and can be seen in the Results chapter. For future work, the project proposes more tests of various ideas in a more reality-based setting. The project also proposes future work focusing on defining the future user better.

For the individual operators reading this thesis work, I hope this paper can show the potentials of teleoperation, as well as prove that the development is aware of both the difficulties and the possibilities with teleoperating forest machines. For the forestry industry, I hope this paper can inspire future work to use the technology to favor the operators’ needs, and not only adapt the current cabin to work being carried out remotely. It is important to note that work in the cabin and work carried out remotely will have a significant difference in what advantages to offer. We will most definitely see operators working in the forest for many years ahead, and the future operators of teleoperation will probably not be the ones that are motivated by work in the forest today. This means that a new kind of user will emerge supplementing the current users rather than replacing them.

Abstract [sv]

Detta examensarbete är resultatet av en femårig civilingenjörsutbildning inom Teknisk Design på Luleå Tekniska Universitet. Projektet har utforskat möjligheter för fjärrstyrning av skogsmaskiner genom en användarcentrerad designprocess indelad i tre faser; Inspiration, Ideation, och Implementation. Arbetet har genomförts på uppdrag av Skogforsk som är det svenska forskningsinstitutet för utveckling av det svenska skogsbruket. Målet med projektet har varit att presentera idéer kring hur framtidens fjärrsyrning kan förbättra arbetet som skotarförare. Syftet med projektet har varit att identifiera skotarförarens behov och utforska hur utvecklingen av fjärrstyrning kan ta hänsyn till dessa behov. Under den första fasen undersöktes arbetet som det ser ut idag och skotarförarens behov fastställdes genom intervjuer och observationer. Behoven kan sammanfattas till tre huvudsakliga delar; transport av maskin, av och pålastning, samt planering av arbete. I dagsläget kan två olika användare ses, de vars största motivation är arbetet i skogen, och de som motiveras främst av hög produktion och egenutveckling. Under första fasen så undersöktes problem med fjärrstyrning genom test med en fjärrstyrd skotare i Truedsson Forestry Lab i Uppsala. Det identifierades att skärmar är ett nödvändigt komplement till VR-glasögon trots att de idag inte erbjuder samma precision och närhetskänsla. Det identifierades också att förare uppgav att de inte fick samma koppling till maskinen som ljud och vibrationer annars erbjuder i hytten. Uppfattad och verklig kontroll över maskinen skiftade mellan styrning i maskin, och på distans. Förarna uppmärksammade inte slirning, glid, eller lutningsförändringar vid fjärrstyrning. Förutom dessa problem så erbjöd det befintliga systemet inte kontinuerlig överblick runt om maskinen. Lastens uppbyggnad saknades och inte heller visuell blick av området nedanför lastutrymmet kunde erhållas.

Med utgångspunkt ur identifierade problem med fjärrstyrning och möjligheter för utveckling av dagens arbete, utforskades idéer genom kreativa workshops under andra fasen. Under tredje fasen valdes idéer ut, utvecklades, och testades genom antingen ett fysiskt operatörstest, eller ett videotest. En av idéerna testade implementering av ljud med fokus på gripen vilket uppskattades av alla testförare. Skärmarnas precision förbättrades genom projicering av gripens position på horisontella ytor. För att förbättra kontroll av maskin utforskade projektet implementering av olika indikatorer kring lutning och hjulbeteende. En idé kring projicerande hjulspår med fokus på proaktivt uppmärksammande av maskinens position och potentiella hinder, utforskades i syfte att förbättra arbetet. Projektet undersökte även diverse vyer för överblick, som drönarvyer, och en 360 graders vy som kan ha potential för framtida fjärrstyrningsarbete. Andra idéer som testades kan ses i Resultat kapitlet. För framtida arbete rekommenderas fler, och mer verklighetsbaserade tester. Det rekommenderas även att framtidens användare definieras bättre för att styra utvecklingen i rätt riktning.

För den individuella föraren som läser detta arbete hoppas jag denna examensrapport kan visa på potential för framtida fjärrstyrningsarbete. Jag hoppas även att rapporten kan visa på att utvecklingen är medveten om såväl svårigheter som möjligheter. För skogsindustrin hoppas jag denna rapport kan inspirera framtida arbete att fokusera på fördelar med fjärrstyrningstekniken med utgångspunkt i förarnas behov, och inte bara anpassa dagens arbete i hytten att ske på distans. Det är viktigt att märka på att arbete på distans och i hytten kommer erbjuda olika fördelar. Vi kommer antagligen se förare i skogen i många år framöver och det är troligt att framtidens operatörer inte är de som motiveras av arbete i skogen. Det innebär att en ny typ av användare kommer växa fram som kommer komplettera dagens förare snarare än att byta ut dem.

Place, publisher, year, edition, pages
2020. , p. 96
Keywords [en]
Teleoperation, Telepresence, Remote Control, Forest Machines, Forwarder, Human Centered Design, Human-centered design, Driver Environment, Industrial Design Engineering, Future Work, User Experience, UX, UI, Master thesis
Keywords [sv]
Fjärrstyrning, Telenärvaro, Distanskontroll, Skogsmaskiner, Skotare, Användarcentrerad Design, Förarmiljö, Teknisk Design, Framtida Arbete, Användarupplevelse, Examensarbete
National Category
Other Engineering and Technologies
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-80045OAI: oai:DiVA.org:ltu-80045DiVA, id: diva2:1448097
External cooperation
Skogforsk
Subject / course
Student thesis, at least 30 credits
Educational program
Industrial Design Engineering, master's level
Supervisors
Examiners
Available from: 2020-06-29 Created: 2020-06-26 Last updated: 2020-09-02Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Idea summary(316957 kB)216 downloads
File information
File name MOVIE01.mp4File size 316957 kBChecksum SHA-512
d45631067e1ba9cea64a4eef9ee349bf0761021bb7f63dc89d887566adb107ff67785b9735360977336a57c7cee505cc5dcd04be90ead4fa86baed8789a0f379
Type movieMimetype video/mp4
Video testing ideas(644593 kB)4398 downloads
File information
File name MOVIE02.mp4File size 644593 kBChecksum SHA-512
066a18573b88c7a9a681eedf89c83755b14f080b1e71987562a7c0b7e21e61b0e5539bfb4e050c1db33a81f2306cac3d6f97466f7542d5c4722827b6b5dbeda3
Type movieMimetype video/mp4
fulltext(158042 kB)307 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 158042 kBChecksum SHA-512
d8ffaeef8c10ce1e0328e049a7b6061c555f1d2c08ff9d07fcb1a04068ac45d013590a99e741cb9b14393fdf2daa4c7402ad3d96a6714ada7d445e33067ccc90
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Persson, Tobias
By organisation
Department of Business Administration, Technology and Social Sciences
Other Engineering and Technologies

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 307 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 1900 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf