Ciągnik bez kierowcy - Driverless tractor

Case IH wykorzystuje technologię „follow me” i komunikację między pojazdami z ciągnikiem bez kierowcy, który podąża za ciągnikiem obsługiwanym przez osobę.

Ciągnik sterowników jest autonomiczny pojazd farma, która dostarcza wysoką siłę pociągową (lub momentu obrotowego) przy niskich prędkościach do celów uprawy i innych zadań rolnych. Jest uważany za bez kierowcy, ponieważ działa bez obecności człowieka wewnątrz samego ciągnika . Podobnie jak inne bezzałogowe pojazdy naziemne , są zaprogramowane do samodzielnego obserwowania swojej pozycji, decydowania o prędkości i unikania przeszkód, takich jak ludzie, zwierzęta lub przedmioty w terenie podczas wykonywania swojego zadania. Różne ciągniki bez kierowcy są podzielone na w pełni autonomiczną technologię i nadzorowaną autonomię. Pomysł na ciągnik bez kierowcy pojawił się już w 1940 roku, ale koncepcja ta znacznie ewoluowała w ciągu ostatnich kilku lat. Ciągniki wykorzystują GPS i inne technologie bezprzewodowe do uprawy ziemi bez konieczności korzystania z kierowcy. Działają w prosty sposób z pomocą przełożonego monitorującego postępy na stanowisku kontrolnym lub z załogowym ciągnikiem na czele.

Historia

Idea ciągnika bez kierowcy istnieje już w 1940 roku, kiedy to Frank W. Andrew wynalazł swój własny. Aby prowadzić jego ciągnik bez kierowcy, na środku pola umieszczano beczkę lub stałe koło, a wokół niego owijano kabel przymocowany do ramienia sterującego z przodu ciągnika. W latach pięćdziesiątych Ford opracował bezzałogowy traktor, który nazwali „The Sniffer”, ale nigdy nie został wyprodukowany, ponieważ nie można go było obsługiwać bez prowadzenia drutu pod ziemią przez pole. Nie było większych postępów w technologii ciągników bez kierowcy aż do 1994 r., kiedy inżynierowie z Instytutu Badawczego Silsoe opracowali system analizy obrazu, który był używany do prowadzenia małego ciągnika bez kierowcy przeznaczonego do uprawy warzyw i roślin okopowych. Ten nowy ciągnik poradził sobie również z niewielkimi skrętami na uwrociach.

Obecne technologie ciągników bezzałogowych opierają się na najnowszych osiągnięciach w dziedzinie pojazdów bezzałogowych i technologii rolniczej. Traktor definiuje się jako potężny pojazd o napędzie silnikowym z dużymi, ciężkimi bieżnikami, używany do ciągnięcia maszyn rolniczych i innych pojazdów. Najczęściej termin ten jest używany do opisania pojazdu rolniczego, który zapewnia moc i przyczepność do mechanizacji zadań rolniczych. Rolnictwo precyzyjne było główną zmianą technologiczną, która nastąpiła w latach 80. XX wieku. W rezultacie powstały ciągniki, którymi rolnicy jeździli za pomocą urządzeń GPS i komputerów pokładowych. Rolnictwo precyzyjne koncentruje się na maksymalizacji zysków przy wykorzystaniu minimalnych zasobów. Za pomocą urządzeń GPS i komputerów rolnicy mogliby wydajniej korzystać z traktorów.

Następnie inżynierowie pracowali nad ciągnikami półautomatycznymi. Te ciągniki miały kierowców, ale kierowcy musieli kierować tylko na końcu każdego rzędu. Następnie w latach 2011 i 2012 pojawił się pomysł ciągnika bez kierowcy.

Ciągniki bez kierowcy zostały początkowo stworzone do podążania za ciągnikiem głównym (z kierowcą). Pozwoliłoby to jednemu sterownikowi wykonać dwa razy więcej pracy przy użyciu tak zwanej technologii „follow-me”. Traktor bez kierowcy podążałby za traktorem prowadzącym między polami, tak jak najemnik. Teraz jednak technologie ciągników bez kierowcy przesunęły się w kierunku autonomii lub niezależnego funkcjonowania.

Technologia

Ciągnik bez kierowcy jest częścią ruchu mającego na celu zwiększenie automatyzacji w rolnictwie. Inne takie autonomiczne technologie stosowane obecnie w rolnictwie obejmują automatyczne dojenie i automatyczne zbieracze truskawek. Opracowanie takiej technologii jest trudne. Aby odnieść sukces, ciągnik musi być w stanie podążać za zadaniami deterministycznymi (zadanie, które jest zdefiniowane przed rozpoczęciem, np. ścieżka do przebycia na polu), mieć zachowanie reaktywne (zdolność reagowania na nieznaną sytuację takie jak przeszkoda na drodze) i mają odruchowe reakcje (podejmowanie decyzji bez wahania lub czasochłonnych obliczeń, takich jak zmiana kąta skrętu, jeśli to konieczne). Docelowo ciągnik powinien naśladować człowieka w jego zdolności obserwacji położenia przestrzennego i podejmowania decyzji takich jak prędkość.

Jak działa technologia

Technologia ciągnika bez kierowcy ewoluowała od jego początków w latach 40. XX wieku. Obecnie istnieje kilka różnych podejść do budowy i programowania ciągników.

Pełna autonomia

Obecnie większość w pełni autonomicznych ciągników porusza się za pomocą laserów, które odbijają sygnały od kilku mobilnych transponderów rozmieszczonych na polu. Te lasery są wyposażone w radiotelefony 150 MHz, które radzą sobie z problemami z linią wzroku. Zamiast kierowców ciągniki mają sterowniki. Kontrolerzy to osoby, które nadzorują ciągniki bez przebywania w ich wnętrzu. Te sterowniki mogą nadzorować wiele ciągników na wielu polach z jednego miejsca.

Bezzałogowe ciągniki kompaktowe wykonują w pełni autonomiczne zadania oprysku w winnicy w Teksasie.

Inna w pełni autonomiczna technologia ciągnika polega na wykorzystaniu natywnego systemu elektrycznego (lub magistrali CAN ) ciągnika lub sprzętu rolniczego do wysyłania poleceń. Wykorzystując pozycjonowanie GPS i informację radiową, oprogramowanie do automatyzacji zarządza ścieżką pojazdu i steruje narzędziami rolniczymi. Zmodernizowany odbiornik radiowy i komputer pokładowy są zwykle używane do odbierania poleceń ze zdalnego stanowiska sterowania i przekładania ich na polecenia pojazdu, takie jak kierowanie, przyspieszanie, hamowanie, skrzynia biegów i sterowanie osprzętem. Technologie czujników, takie jak lidar, poprawiają bezpieczeństwo, wykrywając i reagując na nieprzewidziane przeszkody.

Nadzorowana autonomia

Ciągniki, które działają z nadzorowaną autonomią (technologia zautomatyzowana, ale z obecnością nadzorującego operatora) wykorzystują technologię i komunikację pojazd-pojazd (V2V). Istnieje połączenie bezprzewodowe między dwoma ciągnikami w celu wymiany i udostępniania danych. Ciągnik prowadzący (z operatorem) określa prędkość i kierunek, które są następnie przekazywane do ciągnika bez kierowcy w celu naśladowania.

Bezpieczeństwo

Ciągnik bez kierowcy jest uważany za kontrowersyjny pod względem bezpieczeństwa i akceptacji społecznej. Ciągnik pracujący bez kierowcy denerwuje niektórych. Stworzenie technologii, która pozostaje bezpieczna we wszystkich scenariuszach, w których może wystąpić awaria, wymaga dużo czasu i programowania. Jeśli chodzi o wykrywanie ruchu, ciągniki mają czujniki, które zatrzymują je, jeśli wykryją na swojej drodze obiekty, takie jak ludzie, zwierzęta, pojazdy lub inne duże obiekty.

Producenci ciągników bez kierowcy

Istnieje kilku głównych producentów, którzy aktywnie starają się wyprodukować nadający się do sprzedaży ciągnik bez kierowcy i poczynili postępy w kierunku znaczących prototypów i masowej produkcji swoich produktów. Obecnie wiodący producenci to John Deere , Autonomous Tractor Corporation, Fendt i Case IH .

John Deere

Firma John Deere wywarła duży wpływ na rozwój technologii rolnictwa automatycznego. Na początku 2008 r. firma Deere and Company wprowadziła na rynek produkt naprowadzania ITEC Pro, zautomatyzowany system oparty na technologii globalnego pozycjonowania, który automatyzuje funkcje pojazdu, w tym zakręty końcowe. Firma John Deere pracuje obecnie nad prototypem. Zamiast stosowania laserów ciągnik wykorzystuje dwie 6-calowe anteny kopułkowe, które odbierają sygnały z globalnego satelity pozycjonującego. W oparciu o te sygnały satelitarne ciągnik podąża wcześniej zaprogramowaną trasą za pomocą mapy elektronicznej. Anteny te są również przeznaczone dla operatorów do sterowania ciągnikiem, jeśli sygnały satelitarne mają problemy z penetracją budynków lub gęstej roślinności.

Autonomiczna Korporacja Traktorów

W styczniu 2012 roku Terry Anderson założył firmę o nazwie Autonomous Tractor Corporation (ATC) z siedzibą w Północnej Dakocie. Ciągnik bez kierowcy SPIRIT jest produktem firmy ATC. Anderson uważał, że ciągniki stają się coraz większe i droższe, a jednocześnie nie poprawiają się ich jakość. W ten sposób wyszedł z emerytury, aby stworzyć DUCHA. Ciągniki, które pomagał stworzyć Anderson, początkowo miały podążać za głównym ciągnikiem (który ma kierowcę), ale teraz zmierzają w kierunku niezależnego funkcjonowania. Anderson testował modele w skali połówkowej swojego zautomatyzowanego ciągnika w swoim drugim domu w Teksasie. Swój model zaprezentował na targach Big Iron Farm Show we wrześniu 2012 roku. Anderson stwierdził, że jego celem jest zbudowanie 25 sztuk swojego zautomatyzowanego ciągnika w 2013 roku i sprzedanie ich po obniżonej cenie dla rolników do przetestowania.

Fendt

Fendt, część korporacji AGCO, również pracuje nad ciągnikiem bez kierowcy. W 2011 roku w Hanowerze na targach Agritechnica firma Fendt zaprezentowała swój model ciągnika bez kierowcy o nazwie GuideConnect. GuideConnect to ciągnik zaprogramowany tak, aby odzwierciedlał ruchy innego ciągnika. Kierowany przez operatora ciągnik manewruje przez pole lub uprawy, a za nim podąża ciągnik bez kierowcy. Sterowany przez kierowcę ciągnik prowadzący może omijać przeszkody, gdy ciągnik bez kierowcy podąża jego ścieżką. Zamiast skupiać się na całkowicie niezależnej technologii, firma Fendt stworzyła GuideConnect do współpracy z maszynami sterowanymi przez operatora. GuideConnect jest połączony przez nawigację satelitarną i radio z ciągnikiem prowadzonym przez operatora.

Case IH

Case IH to firma powstała z połączenia JI Case Company i International Harvester . Firma działa obecnie pod nazwą CNH Global , ale ciągniki nadal noszą markę Case IH. Ciągniki bez kierowcy produkowane przez Case IH są określane jako „nadzorowana autonomia”. Za ciągnikiem prowadzonym przez człowieka podąża autonomiczna maszyna, która naśladuje kierowanie i prędkość poprzedniego ciągnika. Jest pierwszy kierowca, ale technologia autonomiczna jest obecna w drugim ciągniku. Obie maszyny działają w technologii V2V, czyli komunikacji między pojazdami. W 2016 roku firma Case zaprezentowała swoją najnowszą koncepcję autonomiczną, linowy traktor do upraw międzyrzędowych modelu Magnum, który może działać autonomicznie.

Zestawy do modernizacji ciągnika

Autonomiczne układy kierownicze można również dodać do ciągników bez kierowcy, aby uczynić je bez kierowcy.

Robotyka z flagą niedźwiedzia

Bear Flag Robotics buduje autonomiczną technologię dla ciągników rolniczych. Model biznesowy polega na zaopatrywaniu się w maszyny od producentów OEM (John Deere, Case New Holland, Agco), wyposażaniu ich w czujniki, siłowniki i obliczenia, a następnie dostarczaniu ich producentom.

Zobacz też

Uwagi