Today, there are few studies about risks and accidents at work with harvesters, but each study creates a better basis to prevent future accidents to occur. The purpose of this study was to examine machine driver's perception of risks and accidents at work with harvesters Komatsu 901, 901TX. The focus was on the drivers of the model Komatsu 901 and 901TX, a common thinning and final felling machine in Sweden. Results show that there are deficiencies that are recurring on multiple machines. These deficiencies also have a connection to the actual accidents. Half of the drivers felt that there were defects (flaws) around the handle and the footboard and only one driver had access to the alarm box. The drivers believe the current structure of harvester can be improved but is not always taken seriously when they make their requests for improvements to reduce risks.

<p>Syftet med denna studie var att utreda hur röststyrning kan användas för kontroll av aggregatet på en engreppsskördare.</p><p> </p><p>För att studera röststyrning genomfördes en så kallad Wizard of Oz-studie. Metoden går ut på att en människa ersätter en funktion i ett system som ännu inte finns eller är färdigutvecklad. I studien var det röstigenkänningen och inmatningen av korrekt respons som utfördes av en människa, trollkarlen. Rollen som trollkarl utfördes av en före detta skördarförare som numera arbetar som forskare på Skogforsk.</p><p> </p><p>Studien genomfördes i Skogforsks skogsmaskinsimulator. I den kan en försöksperson på ett verklighetstroget sätt arbeta med en engreppsskördare. Som försökspersoner användes fem professionella förare.</p><p> </p><p>Innan en förare provade röststyrningen fick han köra simulatorn med konventionell styrning för att vänja sig vid hur maskinen kändes att köra i den simulerade miljön. Därefter fick föraren använda sig av röststyrning. Försökspersonerna som var omedvetna om trollkarlens existens fick endast instruktion om att slutavverka ett bestånd genom att kontrollera aggregatet med rösten. De fick inga förslag på kommandon eller uttryck att använda utan fick själva utforska systemet och använda det som de ville. Kranen kontrollerade de som vanligt med spakarna.</p><p> </p><p>Under studien observerades försökspersonernas agerande av försöksledaren och efteråt genomfördes en intervju om upplevelsen av röststyrningen.</p><p> </p><p>Alla förarna lärde sig snabbt att använda systemet och använde sig av samma princip. En knapptryckning ersattes med ett kommando. Förarna använde sig till en början av uttryck de var bekanta med sedan tidigare. De rationaliserade medvetet uttrycken de använde till att bli korta och nästan alltid bara innehålla ett ord.</p><p> </p><p>Överlag tyckte försökspersonerna att röststyrningen var en positiv upplevelse och tyckte att det fungerade bra men förutsåg att det skulle bli problematiskt att använda vid svårarbetad skog som kräver mycket manuell inblandning i apteringen.</p><p> </p><p>Röststyrningen verkar gynna användning av automatiska sekvenser.</p>

<p>Arbetet som skogsmaskinförare är mycket belastande både fysiskt och mentalt. För att minska arbetsskador och sjukskrivningar, vilket i längden kan leda till brist på förare och svårigheter att rekrytera nya, behöver arbetsbelastningen minskas. Genom att automatisera vissa delar av skördarförarens arbete kan vinster avseende både den fysiska och mentala belastningen göras. Detta genom att föraren får mer tid att ta de många beslut som ingår i arbetet medan maskinen tar över enkla, upprepade handlingar. Därmed minskar också reglageanvändningen och det ges fler möjligheter till mikropauser då musklerna kan återhämta sig.</p><p>Målet med examensarbetet var att genom studier av kommunikationen mellan människa och maskin komma med förslag på hur belastningsproblemen kan lindras. Samtidigt får inte produktiviteten försämras, eftersom det skulle avskräcka tillverkare och köpare att satsa på nya idéer.</p><p>Genom att göra intervjuer och observationer med förare samt studiebesök hos tillverkare, kunde en kognitiv uppgiftsanalys av förarens arbetssituation göras. Utifrån denna identifierades sedan en rad problemområden varav ett valdes ut för vidare arbete. Arbetet fokuserades på att utveckla en automatisk sorteringsfunktion och ett antal koncept arbetades fram. Två av dessa idéer vidareutvecklades till färdiga koncept vilka sedan testades och analyserades i simulatormiljö. För att se hur de nya funktionerna fungerade jämfört med dagens arbete gjordes också samma test med det konventionella arbetssättet vars resultat sedan användes som referensvärde. Efter varje test gjordes dessutom subjektiva mätningar av arbetsbelastningen för att få en uppfattning om hur koncepten upplevdes.</p><p>Resultaten av studien visar att reglageanvändningen minskar vilket ökar möjligheterna för mikropauser i arbetet. Det ger föraren möjligheter att återhämta sig under arbetets gång och därmed minska belastningsproblemen. Det visar sig dock att avverkningstiden ökar något och att de subjektiva skattningarna hos de nya koncepten är något sämre än referensvärdena. Det beror dock med stor sannolikhet på att testföraren till vardags arbetar med det konventionella arbetssättet och att det inte fanns tid för tillräcklig övning och tillvänjning till de nya koncepten.</p>

Syftet med denna studie var att utreda hur röststyrning kan användas för kontroll av aggregatet på en engreppsskördare.   För att studera röststyrning genomfördes en så kallad Wizard of Oz-studie. Metoden går ut på att en människa ersätter en funktion i ett system som ännu inte finns eller är färdigutvecklad. I studien var det röstigenkänningen och inmatningen av korrekt respons som utfördes av en människa, trollkarlen. Rollen som trollkarl utfördes av en före detta skördarförare som numera arbetar som forskare på Skogforsk.   Studien genomfördes i Skogforsks skogsmaskinsimulator. I den kan en försöksperson på ett verklighetstroget sätt arbeta med en engreppsskördare. Som försökspersoner användes fem professionella förare.   Innan en förare provade röststyrningen fick han köra simulatorn med konventionell styrning för att vänja sig vid hur maskinen kändes att köra i den simulerade miljön. Därefter fick föraren använda sig av röststyrning. Försökspersonerna som var omedvetna om trollkarlens existens fick endast instruktion om att slutavverka ett bestånd genom att kontrollera aggregatet med rösten. De fick inga förslag på kommandon eller uttryck att använda utan fick själva utforska systemet och använda det som de ville. Kranen kontrollerade de som vanligt med spakarna.   Under studien observerades försökspersonernas agerande av försöksledaren och efteråt genomfördes en intervju om upplevelsen av röststyrningen.   Alla förarna lärde sig snabbt att använda systemet och använde sig av samma princip. En knapptryckning ersattes med ett kommando. Förarna använde sig till en början av uttryck de var bekanta med sedan tidigare. De rationaliserade medvetet uttrycken de använde till att bli korta och nästan alltid bara innehålla ett ord.   Överlag tyckte försökspersonerna att röststyrningen var en positiv upplevelse och tyckte att det fungerade bra men förutsåg att det skulle bli problematiskt att använda vid svårarbetad skog som kräver mycket manuell inblandning i apteringen.   Röststyrningen verkar gynna användning av automatiska sekvenser.

Arbetet som skogsmaskinförare är mycket belastande både fysiskt och mentalt. För att minska arbetsskador och sjukskrivningar, vilket i längden kan leda till brist på förare och svårigheter att rekrytera nya, behöver arbetsbelastningen minskas. Genom att automatisera vissa delar av skördarförarens arbete kan vinster avseende både den fysiska och mentala belastningen göras. Detta genom att föraren får mer tid att ta de många beslut som ingår i arbetet medan maskinen tar över enkla, upprepade handlingar. Därmed minskar också reglageanvändningen och det ges fler möjligheter till mikropauser då musklerna kan återhämta sig. Målet med examensarbetet var att genom studier av kommunikationen mellan människa och maskin komma med förslag på hur belastningsproblemen kan lindras. Samtidigt får inte produktiviteten försämras, eftersom det skulle avskräcka tillverkare och köpare att satsa på nya idéer. Genom att göra intervjuer och observationer med förare samt studiebesök hos tillverkare, kunde en kognitiv uppgiftsanalys av förarens arbetssituation göras. Utifrån denna identifierades sedan en rad problemområden varav ett valdes ut för vidare arbete. Arbetet fokuserades på att utveckla en automatisk sorteringsfunktion och ett antal koncept arbetades fram. Två av dessa idéer vidareutvecklades till färdiga koncept vilka sedan testades och analyserades i simulatormiljö. För att se hur de nya funktionerna fungerade jämfört med dagens arbete gjordes också samma test med det konventionella arbetssättet vars resultat sedan användes som referensvärde. Efter varje test gjordes dessutom subjektiva mätningar av arbetsbelastningen för att få en uppfattning om hur koncepten upplevdes. Resultaten av studien visar att reglageanvändningen minskar vilket ökar möjligheterna för mikropauser i arbetet. Det ger föraren möjligheter att återhämta sig under arbetets gång och därmed minska belastningsproblemen. Det visar sig dock att avverkningstiden ökar något och att de subjektiva skattningarna hos de nya koncepten är något sämre än referensvärdena. Det beror dock med stor sannolikhet på att testföraren till vardags arbetar med det konventionella arbetssättet och att det inte fanns tid för tillräcklig övning och tillvänjning till de nya koncepten.

Denna rapport är resultatet av ett examensarbete på Kungliga Tekniska Högskolan i samarbete med Skogforsk. Syftet är att analysera den trädkapningsprocessen hos en skördare, optimera dess energiförbrukning och föreslå modifieringar av systemet. En analys av skördarhuvudets energiförbrukning genomfördes baserat på testdata från Skogforsk. Denna undersökning gav en inblick i prestandan hos hydraulmotorn Parker F11-19 vid kapnng av träd med varierande diameter, samt en kvantifiering av mängden energi som används av skördarhuvudets olika komponenter. Hydrauliska och mekaniska modeller av skördarhuvudet skapades med hjälp av simuleringsverktygen Hopsan och Simulink. Dessa modeller användes för att verifiera optimeringsförslagen. Resultatet av denna studie är fyra optimeringslösningar för ett skördarhuvud. Det första förslaget är att använda en ackumulator för kinetisk energiåtervinning i matningsrullarna, vilket kommer att bidra med en minskning av energiförbrukningen med 6.85%. Det andra förslaget är att optimera sågcylinderns position, vilket kommer leda till en reduktion med 0%, dvs aktuell position bedöms vara optimal. Det tredje förslaget är förändring av kvistknivarnas utformning, vilket minskar energiförbrukningen med 2.72%. Det fjärde förslaget är att använda en alternativ motor som kräver mindre energi, vilket bidrar till en markant minskning av energiförbrukningen med 28.4%. Totalt kommer de föreslagna förändringarna att resultera i en reduktion av energiförbrukningen med 37.9%. Resultatet är teoretiskt och ytterligare fält- och riggprov är nödvändiga för att validera resultaten. / This report is the result of the Master of Science thesis project developed for KTH Royal Institute of Technology in collaboration with the Forestry Research Institute of Sweden (Skogforsk) for the Forestry Master Thesis School 2016. The purpose is to analyze the tree cutting process of a harvester machine, optimize the energy consumption and propose modifications to the system of components if applicable. A study on the energy usage of a harvester head was performed based on test data gathered by Skogforsk, providing insight about the performance of the hydraulic motor Parker F11-19 when cutting different tree diameters and quantifying the amount of energy used on each part of the harvester head. Hydraulic and mechanical models of the head were built using Hopsan and Simulink, respectively. These models were used for the verification of the optimizations proposed. The results from this research study are four optimization solutions for a harvester head. The first suggestion is to use an accumulator for kinetic energy recovery in the feeding rollers, which will contribute with a reduction in energy consumption of 6.85%. The second suggestion is to optimize the saw’s cylinder position, which did not provide any improvements. The third suggestion is a redesign of the delimbing knives, which will reduce the energy consumption with 2.72%. And the final suggestion is to use an alternative motor that requires less power, which will result in a significant decrease of energy consumption by 28.4%. In total, the changes suggested will result in a reduction of the energy consumption by 37.9%. The results are theoretical and further testing in practice is needed in order to assess the veracity of the results.

With the development of the deforestation industry and the increased demand for sawn goods and woods over the world, created a need for more efficient harvesting methods, a need that was represented by mechanized harvesters and forwarders in forestry. These machines are efficient when it comes to mass production and can cut and delimb trees of all sizes and kinds. Still, these machines are large and heavy ,which causes high damage to the soil around the machinery. This causes ground disturbance. A new approach is to construct more specific light machines that are used to cut and delimb small trees without damaging the soil. The new harvester machine can minimize the use of the traditional big, mechanized harvesters. The project goal is to minimize the weight of the bearing structure of the harvester to increase the performance at the expense of robustness. In this master thesis, the biggest and heaviest bearing component is “the main plate” that carries most of the components is chosen to be optimized and remodeled. This master thesis is divided into two parts: ● The impact forces measurements created by delimbing. ● Optimization, redesign and material investigation to decrease the mass of the main plate. The first step was to design and manufacture a test rig, find an approach to measure the impact force, perform a structural test to 3 thicknesses of blades, execute the experiment and validate the results to estimate the maximum impact force. The measured forces are used to perform structural analysis, topology optimization and result validation using ANSYS, a new optimized model has been created from the optimization results using Solid Edge and a material investigation was performed using GRANTA CES EduPack. Finally, the mass of the main plate is reduced by 82% after the material removal and application of a new material alternative. / Med utvecklingen av avskogning industrin och den ökade efterfrågan på sågade gods och skogar över hela världen skapades ett behov för effektivare avverkningsmetoder. Detta behov representerades i mekaniserade skördare och skotare i skogsbruket. Dessa maskiner är effektiva när det gäller massproduktion och kan skära alla typer och storlekar av träd. Dock är dessa maskiner stora och tunga vilket orsakar stora skador på jorden runt maskinerna. Detta orsakar störningar i marken. Ett nytt tillvägagångssätt är att konstruera mer specifika lätta maskiner som används för att skära små träd utan att skada jorden. Den nya skördemaskinen kan minimera användningen av de traditionella stora, mekaniserade skördarna. Projektets syfte är att minimera vikten av skördarens bärande struktur för att öka prestandan på bekostnad av robusthet. I detta examensarbete är den största och tyngsta bärande strukturen huvudplattan som bär de flesta komponenterna vald för att optimeras och ommodelleras. Detta examensarbete är uppdelad i två delar: ● Mätning av slagkraft. ● Optimering, ommodellering och materialundersökning för att minska massan på huvudplattan. Det första steget var att konstruera och tillverka en testrigg, hitta en metod för att mäta slagkrafterna, utföra en strukturell provning till 3 tjocklekar på bladen, utföra experimentet och validera resultaten för att uppskatta den maximala slagkraften. De uppmätta krafterna används för att utföra strukturanalys, topologioptimering och resultatvalidering med ANSYS, en ny optimerad modell har skapats från optimeringsresultaten med Solid Edge och materialundersökning utfördes med GRANTA CES EduPack. Slutligen, massan av huvudplattan minskade med 82 % efter materialborttagning och applicering av ett nytt materialalternativ.

Vid avverkning av virke vid gallring börjat handla om två maskintyper stickvägs- och beståndsgående skördare för att utföra gallring. Studiens syfte var att se om det fanns någon skillnad i antalet kvarvarande stammar efter gallring mellan de olika maskintyperna. För att komma fram till om det fanns någon skillnad mellan maskintyperna användes cirkelprovytor 5,64 m för att räkna stammar. Resultatet visade på skillnader i antal stammar per ha och också på en skillnad i grundyta. Beståndsgående skördare skapar förutsättningar för stabilare bestånd då inte breda stickvägar tas upp. / In thinnings two types of machines, strip road and stand-thinning machines are used. The study's purpose was to see if there was any difference in the number of stems per ha after thinning with the various machine types. To find out whether there was any difference between the types of machines circular plots were used, 5,64 m, to count the stem number and basal area. The results showed differences in the number of stems per ha and also showed a difference in basal area. Stand-thinning machines creates conditions for stable stands since wide strip roads doesn`t occur.

Harvester operators are handling large amounts of information while processing trees. Primarily by looking at the close environment, the trees, and the harvesting head, but also through the bucking display placed in front of the operator. Head-mounted displays have been under development since the 1960s but have yet to find any major applications where they excel outside military aircrafts despite numerous tries. This master thesis aims at evaluating the usability for head-mounted displays (HMDs) and augmented reality (AR) technology within forestry, by answering the research question: Are HMDs suited for displaying information in harvesters? What information is suitable to display in HMDs and how should it be displayed for best effect? A literature review about the current state of the art of HMDs and AR has been compiled which can be read independently. Qualitative user studies have been performed to map the current interactions of harvester operators by observation and interviews in the field. Interviews have been made with subject matter experts in relating fields. The insights gathered from the user studies led to three interface designs for bucking which were designed, prototyped and tested for usability in a harvester simulator. Ideas for other more immersive uses of the HMD were also designed. For bucking is assortment and species the most important information for the operators, contrary to how it is displayed today, where diameter and fed length is presented as the most significant information. Near machine navigation is a problem area which may be solved with AR. Operators participating in the test were positive towards the technology after testing. Our conclusion is that HMDs shows enough promise and performance to be evaluated further by tests in the field. Weight, brightness, and a non-occluding design are the most important properties for an HMD for harvesters. / Skördaroperatörer hanterar stora mängder information vid fällning och aptering. Främst genom att titta på omgivningen, träden och aggregatet men också via apteringsskärmen framför sig. Head-mounted Displays (HMDs) har varit under utveckling sedan 1960 talet men har hittat få tillämpningar utanför det militära flyget trots många studier. Detta examensarbete försöker utreda om HMDs och augmented reality (AR) är lämpliga tekniker för det mekaniserade skogsbruket genom att svara på frågorna: Är HMDs lämpliga för att visa information för skördaroperatörer? Vilken information skall då visas och hur ska den visas på bästa sätt? En litteraturstudie om HMDs och AR har genomförts och kan läsas fristående. Kvalitativa användarstudier har genomförts för att kartlägga skördaroperatörers arbete genom observationer och intervjuer. Intervjuer har även gjorts med experter inom närliggande områden. Från studierna har tre gränssnitt utvecklats och testats i en skördarsimulator. Idéer för AR gränssnitt har även de utformats. För aptering är sortiment och trädslag den viktigaste informationen att visas, i motsats till dagens gränssnitt där diameter och utmatad längd visas tydligast. Navigation i närheten av skördaren är ett problemområde som skulle kunna lösas med hjälp av AR. Operatörer i användartester har varit positiva till tekniken. Vår slutsats är att HMDs är tillräckligt lovande för fortsatta tester i fält för skördaroperatörer. Vikt, ljusstyrka och en design som inte skymmer sikten är de viktigaste faktorerna för en HMD för skördarbruk.

Due to the importance of a correct tree placement and the wear that occurs to equalizer bars inharvester heads, Komatsu Forest AB in Umeå was interested if the bar could be replaced with ahydraulic system. According to Komatsu, the problems were that the equalizer bars that are responsible forsynchronizing the delimbing knives and feeding mechanism add weight, take up space and have atendency to break before their life expectancy. Some harvester heads do not possess equalizer barsbut this complicates tree length and diameter measurements, risks increasing wear to parts of theharvester head not designed to be in contact with the trees and makes cutting the tree correctlymore difficult during certain actions. Thus, Komatsu saw a potential opportunity to increase thefeeding mechanisms performance and life span through a hydraulic solution. In this thesis, a literature study investigating practiced solutions to similar systems as well asa previous study by Komatsu in the subject are included. Furthermore, the product design process,implementation and verification of the solution are covered. The resulting solution included two Parker A2N0029D2H Series 3000 accumulators and fourParker DSH083NV valves, coupled in parallel pairs to create two arrangements of the final conceptsystem, “Half Control Remastered”; “regenerative coupling force distributor” and “shut off valveflow divider”. During the testing both the Regen and shut off function, mounted on a Komatsu C164harvester head, were observed to help during tree picking, grasping and feeding, but both functions,unfortunately, had disadvantages. The Regen function was unstable since hydraulic flow occurredfrom one cylinder to the other, and the Shut off function was imprecise because it became “choppy”with increased accuracy. While testing the system arranged with the Shut off function in the forest,it assisted during slow feeding as well as feeding while simultaneously forcing rotation, where theharvester head tended to drop trees. However, the system did little to no difference as soon thedelimbing knives were deployed. The results that are revealed in this thesis are difficult to evaluate, since Scandinavian forestharvester drivers do not challenge the harvester head in a way for the hydraulic equalizer barsystem to assist to its full potential. To conclude, the system shows promise to meet Komatsu’sperformance requirements but further testing and development is necessary for it to become refinedenough to implement in their mass produced harvester heads.