Беспилотный трактор
— Беспилотный трактор это автономное сельскохозяйственное транспортное средство, которое обеспечивает высокое тяговое усилие (или крутящий момент) на малых скоростях для обработки почвы и других сельскохозяйственных задач. Он считается беспилотным, поскольку работает без присутствия человека внутри самого трактора . Как и другие беспилотные наземные транспортные средства , они запрограммированы на независимое наблюдение за своим положением, определение скорости и избегание препятствий, таких как люди, животные или объекты на поле, при выполнении своей задачи. [ 1 ] Различные беспилотные тракторы делятся на полностью автономные и контролируемые. [ 2 ] Идея беспилотного трактора появилась еще в 1940 году, но за последние несколько лет концепция существенно изменилась. [ временные рамки? ] Тракторы используют GPS и другие беспроводные технологии для обработки земли без участия водителя. Они действуют просто с помощью наблюдателя, контролирующего ход работ на посту управления, или под руководством трактора с экипажем.
История
[ редактировать ]Идея беспилотного трактора возникла еще в 1940 году, когда Фрэнк Эндрю изобрел свой собственный. Чтобы управлять его беспилотным трактором, в центре поля устанавливали бочку или неподвижное колесо, а вокруг него наматывали трос, прикрепленный к рулевому рычагу в передней части трактора. [ 3 ] В 1950-х годах компания Ford разработала беспилотный трактор, который они назвали «Нюхач», но он так и не был произведен, поскольку им нельзя было управлять без прокладки провода под землей через поле. [ 4 ] Серьезных достижений в технологиях беспилотных тракторов не было до 1994 года, когда инженеры Исследовательского института Силсо разработали систему анализа изображения, которая использовалась для управления небольшим беспилотным трактором, предназначенным для выращивания овощей и корнеплодов. Этот новый трактор также мог справляться с небольшими поворотами на разворотной полосе. [ 5 ]
Современные технологии беспилотных тракторов основаны на новейших разработках. [ временные рамки? ] разработки в области беспилотных транспортных средств и сельскохозяйственных технологий. Трактор определяется как мощное механическое транспортное средство с большими тяжелыми гусеницами, используемое для буксировки сельскохозяйственной техники и других транспортных средств. [ 6 ] Чаще всего этот термин используется для описания сельскохозяйственной машины, обеспечивающей мощность и тягу для механизации сельскохозяйственных задач. Точное земледелие стало крупным технологическим сдвигом, произошедшим в 1980-х годах. Результатом стали тракторы, которыми фермеры управляли с помощью GPS-устройств и бортовых компьютеров. Точное земледелие ориентировано на получение максимальной прибыли при использовании минимальных ресурсов. С помощью устройств GPS и компьютеров фермеры могли более эффективно использовать тракторы.
Следующий, [ когда? ] инженеры работали над полуавтоматическими тракторами. У этих тракторов были водители, но водителям приходилось управлять только в конце каждого ряда. [ 7 ] Впоследствии идея беспилотного трактора возникла в 2011 и 2012 годах.
Беспилотные тракторы изначально создавались для следования за основным трактором (с водителем). Это позволит одному водителю выполнять вдвое больше работы, используя так называемую технологию «следуй за мной». Беспилотный трактор будет следовать за ведущим трактором между полями, как это делает наемный работник. Сейчас, [ когда? ] однако технологии беспилотных тракторов перешли к автономии или независимому функционированию. [ 8 ] [ 9 ]
Технология
[ редактировать ]Беспилотный трактор является частью процесса повышения автоматизации сельского хозяйства. Другие подобные автономные технологии, которые в настоящее время используются в сельском хозяйстве, включают автоматическое доение и автоматические сборщики клубники. Разработать такую технологию сложно. Чтобы добиться успеха, трактор должен быть в состоянии выполнять детерминированные задачи (задача, которая определена до ее запуска, например, путь по полю), иметь реактивное поведение (способность реагировать на неизвестную ситуацию). (например, препятствие на пути) и обладают рефлекторными реакциями (принятие решения без колебаний или трудоемких расчетов, например, изменение угла поворота рулевого колеса при необходимости). [ 10 ] В конечном счете, трактор должен имитировать человека в его способности наблюдать за пространственным положением и принимать решения, например, о скорости. [ 1 ]
Как работает технология
[ редактировать ]Технология беспилотных тракторов развивалась с момента своего появления в 1940-х годах. Сейчас есть [ когда? ] несколько различных подходов к созданию и программированию тракторов.
Полная автономия
[ редактировать ]В настоящее время большинство полностью автономных тракторов перемещаются с помощью лазеров , которые отражают сигналы от нескольких мобильных транспондеров, расположенных по всему полю. Эти лазеры сопровождаются радиостанциями на частоте 150 МГц для решения проблем прямой видимости. [ 11 ] Вместо водителей у тракторов контролёры. Диспетчеры — это люди, которые контролируют тракторы, не находясь внутри них. Эти контроллеры могут контролировать несколько тракторов на нескольких полях из одного места.
Другая полностью автономная тракторная технология предполагает использование собственной электрической системы (или шины CAN ) трактора или сельскохозяйственного оборудования для отправки команд. Используя GPS-позиционирование и радиосигналы, программное обеспечение автоматизации управляет траекторией автомобиля и управляет сельскохозяйственными орудиями. Модернизированный радиоприемник и бортовой компьютер обычно используются для приема команд от удаленного командного пункта и преобразования их в команды транспортного средства, такие как рулевое управление, ускорение, торможение, трансмиссия и управление навесным оборудованием. Сенсорные технологии, такие как лидар, повышают безопасность, обнаруживая непредвиденные препятствия и реагируя на них.
На выставке Consumer Electronics Show 2022 производитель тракторов John Deere объявил о разработке первого автономного трактора, предназначенного для работы без водителя в кабине. Оборудование будет добавлено к трактору 8R 410 и будет включать в себя в общей сложности 12 стереокамер и графический процессор Nvidia , которым можно будет управлять со смартфона. [ 12 ]
Контролируемая автономия
[ редактировать ]Тракторы, работающие с контролируемой автономностью (автоматизированная технология, но с присутствием контролирующего оператора) [ 2 ] использовать технологию и связь между транспортными средствами (V2V). Между двумя тракторами имеется беспроводное соединение для обмена данными. Ведущий трактор (с оператором) определяет скорость и направление, которые затем передаются беспилотному трактору для имитации. [ 13 ]
Безопасность
[ редактировать ]Беспилотный трактор считается спорным с точки зрения безопасности и общественного признания. Трактор, работающий без водителя, некоторых нервирует. [ 14 ] Создание технологии, которая остается безопасной во всех сценариях , где может произойти сбой, требует большого количества программ и времени. [ 15 ] Что касается обнаружения движения, тракторы оснащены датчиками, которые останавливают их, если они обнаруживают на своем пути объекты, такие как люди, животные, транспортные средства или другие крупные объекты. [ 16 ]
Производители
[ редактировать ]Есть несколько основных производителей, которые активно стремятся создать востребованные на рынке беспилотные тракторы и добились успехов в создании серьезных прототипов и массовом производстве своей продукции. В настоящее время ведущими производителями являются John Deere , Autonomous Tractor Corporation, Fendt и Case IH . [ 2 ] [ 17 ] [ 8 ]
Джон Дир
[ редактировать ]Компания John Deere оказала сильное влияние на развитие технологий автоматизированного земледелия. В начале 2008 года компания Deere and Company выпустила свой продукт управления ITEC Pro — автоматизированную систему, основанную на технологии глобального позиционирования, которая автоматизирует функции транспортного средства, включая конечные повороты. [ 8 ] В настоящее время John Deere находится в разработке прототипа. Вместо лазеров трактор использует две 6-дюймовые купольные антенны, которые принимают сигналы от спутника глобального позиционирования. На основе этих спутниковых сигналов трактор следует по заранее запрограммированному маршруту с помощью электронной карты. Эти антенны также позволяют операторам управлять трактором, если спутниковым сигналам трудно проникнуть в здания или густую растительность. [ 18 ]
Автономная тракторная корпорация
[ редактировать ]В январе 2012 года Терри Андерсон основал компанию Autonomous Tractor Corporation (ATC), расположенную в Северной Дакоте. Беспилотный трактор SPIRIT является продуктом ATC. Андерсон считал, что тракторы становятся больше и дороже, но их качество не улучшается. Таким образом, он вышел из отставки, чтобы создать ДУХ. Тракторы, которые помог создать Андерсон, изначально были предназначены для следования за основным трактором (у которого есть водитель), но теперь переходят к независимому функционированию. Андерсон тестировал полумасштабные модели своего автоматизированного трактора в своем втором доме в Техасе. Свою модель он представил на выставке Big Iron Farm Show в сентябре 2012 года. [ 17 ] Андерсон заявил, что его цель — построить 25 единиц своего автоматизированного трактора в 2013 году и продать их по сниженной цене для тестирования фермерами. [ 9 ]
Фендт
[ редактировать ]Fendt, входящая в состав корпорации AGCO, также работает над беспилотным трактором. В 2011 году в Ганновере на выставке Agritechnica компания Fendt представила свою модель беспилотного трактора под названием GuideConnect. GuideConnect — это трактор, запрограммированный на копирование движений другого трактора. [ 19 ] Трактор, управляемый оператором, маневрирует по полю или посевам, за ним следует беспилотный трактор. Ведущий трактор, управляемый водителем, может объезжать препятствия, а беспилотный трактор следует за ним. [ 2 ] Вместо того, чтобы сосредоточиться на совершенно независимой технологии, Fendt заставил GuideConnect работать вместе с машинами, управляемыми оператором. GuideConnect подключается к трактору, управляемому оператором, с помощью спутниковой навигации и радио. [ 7 ]
Случай IH
[ редактировать ]Case IH — компания, созданная в результате слияния JI Case Company и International Harvester . Сейчас компания работает под управлением CNH Global , но тракторы по-прежнему имеют бренд Case IH. Беспилотные тракторы производства Case IH называются «контролируемой автономией». [ 2 ] За трактором, управляемым человеком, следует автономная техника, копирующая рулевое управление и скорость предыдущего трактора. Первоначальный водитель есть, но автономная техника присутствует и у второго трактора. Обе машины работают по технологии V2V, которая обеспечивает связь между транспортными средствами. В 2016 году компания Case представила свою новейшую автономную концепцию — бескабельный пропашной трактор модели Magnum, который может работать автономно. [ 20 ]
Комплекты модернизации трактора
[ редактировать ]Автономные системы рулевого управления также могут быть добавлены к тракторам без водителя, чтобы сделать их беспилотными. [ 21 ]
Робототехника с медвежьим флагом
Bear Flag Robotics создает автономную технологию для сельскохозяйственных тракторов. Бизнес-модель состоит в том, чтобы закупить машины у OEM-производителей (John Deere, Case New Holland, Agco), оснастить их датчиками, приводами и вычислительной техникой, а затем предоставить их производителям. [ 22 ] [ 23 ]
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Марк Браун (2011). «Автономный трактор является выдающимся в своей области» . Wired.com . Проводной.
- ^ Jump up to: а б с д и Дэвид Хест (2012). «Новый беспилотный трактор и системы зерновозов появятся в этом году» . Новости фермерского хозяйства.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Кондон, доктор ЕС; Его Святейшество Виндзор (июль 1940 г.). «Беспилотные тракторы сажают посевы по спирали» . Популярная механика . 74 (1): 7.
- ^ Леффингвелл, Рэнди (2001). Фермерские тракторы Ford 1950-х годов . Оцеола, Висконсин: MBI Pub. стр. 84–85.
- ^ Уильямс, Майкл (2002). Сельскохозяйственные тракторы . Лондон: Янтарные книги. п. 170.
- ^ «Трактор» . Интернет-словарь этимологии . Словарь.com.
- ^ Jump up to: а б «Fendt GuideConnect – два трактора, один водитель» . Фендт. 2011.
- ^ Jump up to: а б с Чарльз Дж. Мюррей (2008). «Deere делает следующий шаг к беспилотным тракторам» . Designnews.com . Новости дизайна.
- ^ Jump up to: а б Миккель Пейтс (2012). «Беспилотный трактор» . Agweek.com . Forum Communication Co. Архивировано из оригинала 12 марта 2013 г. Проверено 4 марта 2013 г.
- ^ Блэкмор, бакалавр наук; Грипентрог, HW; Нильсен, Х.; Норремарк, М.; Рестинг-Джеппесен, Дж. (2004). «Разработка детерминированного автономного трактора» (PDF) . Королевский ветеринарный и сельскохозяйственный университет (КВЛ).
- ^ «Автономный трактор Spirit устраняет необходимость в водителе» . Новости агропромышленного комплекса . Пентон Медиа, Инк. 2012.
- ^ Тибкен, Шара (5 января 2022 г.). «John Deere открывает новые горизонты, предлагая беспилотные тракторы, которыми можно управлять с телефона» . CNET . Проверено 6 января 2022 г.
- ^ Лукас Куни (2011). «Case IH получает награду SIMA Innovation Awards» . Трактор.com.
- ^ Алистер Драйвер (2013). «OFC13: Беспилотные тракторы и роботы — будущее сельского хозяйства» . Фермерский страж.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Билл Ховард (2013). «Google: Беспилотные автомобили через 3-5 лет. Федералы: Не так быстро» . Экстремальные технологии.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Энтони Стенц; и др. (2012). «Система полуавтономной работы трактора» . Автономные роботы . 13 (1). Институт робототехники.: 87–103. Архивировано из оригинала 12 марта 2013 г. Проверено 4 марта 2013 г.
- ^ Jump up to: а б «Революционный «беспилотный» трактор, призванный заменить большие полноприводные автомобили» . Фермерское шоу. 2013.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Продукты: Технологии в наших продуктах
- ^ Джеймс Эндрюс (2012). «Fendt демонстрирует беспилотный трактор» . Энергетическое земледелие.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ «Премьера концепт-кара Case IH на выставке Farm Progress Show» . www.caseih.com . 31 августа 2016 г.
- ^ «Автономные системы рулевого управления тракторов» . Архивировано из оригинала 07 мая 2018 г. Проверено 06 мая 2018 г.
- ^ «Многопрофильный производитель пропашных культур отчаянно нуждается в технологиях» . Успешное сельское хозяйство . 08.09.2020 . Проверено 8 декабря 2020 г.
- ^ Бригам, Лора Колодны, Кэти (31 августа 2018 г.). «Беспилотные тракторы помогут решить проблему острой нехватки рабочей силы на фермах» . CNBC . Проверено 8 декабря 2020 г.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )