Cyfrowa rewolucja na polach: autonomiczne technologie, które z fazy testów przeszły do codziennej praktyki
Nie jest to opis tego jak rolnictwo będzie wyglądało w przyszłości po wielu latach intensywnych badań i testów. Technologię rolnictwa autonomicznego przedstawiła firma Claas podczas odbywającej się w Kamieniu Śląskim, niedaleko Opola, XXI Międzynarodowej Konferencji Rolnictwa Cyfrowego. Jest ona już dostępna i wykorzystywana w kilkudziesięciu produkcyjnych gospodarstwach na świecie.
Pięć stopni ewolucji w automatyzacji maszyn rolniczych
W inżynierii rolniczej wyróżnianych jest pięć poziomów automatyzacji. Pierwszy polega na wsparciu operatora. Maszyna pomaga kierowcy w prowadzeniu pojazdu lub sterowaniu procesem. Częściowa automatyzacja to poziom drugi. Traktor ma kontrolę nad jazdą w konkretnym przypadku użycia. Poziom trzeci to automatyka nadzorowana. Maszyna przełącza się w bezpieczny stan operacyjny w przypadku zagrożenia bez interakcji z człowiekiem. Na tym poziomie operator nie musi monitorować systemu w każdym momencie. Musi jednak być w stanie zawsze poradzić sobie z zakłóceniami, które mogą wystąpić podczas pracy. Poziom czwarty to pełna automatyzacja warunkowa. System może inteligentnie radzić sobie ze wszystkimi sytuacjami automatycznie w określonym przypadku użycia. Operator nie jest też wymagany w zdefiniowanym przypadku użycia. Poziom piąty to pełna automatyzacja, kiedy to system sam sobie radzi ze wszystkimi sytuacjami.
Przejście od manualnego sterowania do funkcji nadzorcy i kontrolera bezpieczeństwa
– Jako Claas weszliśmy na poziom drugi autonomii. Jesteśmy w momencie, kiedy to operator obserwuje otoczenie. Przez większość czasu pracy nie wykonuje w ogóle żadnego ręcznego prowadzenia. Jego rola sprowadza się jedynie do przyjechania ciągnikiem z maszyną na pole, gdzie ma odbywać się praca oraz włączenie przycisku „start”, który uruchamia autonomiczny system prowadzenia. Operator odpowiada także za poruszanie się po drodze publicznej – mówił w Kamieniu Śląskim Krzysztof Gomolla, produkt meneger ciągników Claas.
Moduł VCU jako „elektroniczny mózg” ciągnika
Niemiecki producent wprowadził do swoich traktorów operatora przyszłości w postaci modułu VCU (Vehicle Control Unit). Produkowany jest on przez holenderską firmę AgXeed, która znana jest z wytwarzania autonomicznych ciągników AgBots. Moduł VCU wpinany jest do układów ciągników i dzięki temu możliwa jest ich autonomiczna praca.
– Chcemy kształtować przyszłość rozwiązań autonomicznych i to jest nasz pierwszy etap. Wraz z firmą AgXeed wprowadzamy to rozwiązanie do sprzedaży jako pierwsi. Obecnie na całym świecie pracuje 60 ciągników wyposażonych w VCU. Technologie prowadzące do autonomicznej pracy ciągników będą w najbliższych latach intensywnie rozwijane. Chcemy dać rolnikom możliwość korzystania z takich rozwiązań. Nie zależy nam jednak na oferowaniu wyłącznie nowych maszyn. Oferujemy takie rozwiązania, które będzie można wykorzystać w traktorach które już znajdują się na wyposażeniu gospodarstw lub pojawią się w przyszłości – informował Krzysztof Gomolla.
Moduł VCU to niewielka skrzynka, która montowana jest na ciągnikach. W przypadku traktorów marki Claas może on stać się wyposażeniem modeli XERION 12 i AXION 9. Ten ostatni, podobnie jak i sam moduł, premierowo był prezentowany podczas niedawnych targów Agritechnica w Hanowerze.
Współpraca systemów CLAAS connect oraz TraXwise w wyznaczaniu ścieżek pracy
Moduł wielkości niedużej skrzynki jest wpinany w magistralę ISOBUS. Na gąsienicowym traktorze XERION montowany jest z boku kabiny, w traktorze AXION na dachu. To wystarczy, jeśli chodzi o kwestie związane z montażem fizycznych i materialnych elementów elektronicznych w ciągniku, by zyskał on funkcje autonomicznej pracy. W kabinie znajduje się jeszcze tablet regulujący funkcjami oraz pracą ciągnika. Tablet łączy się poprzez Wi-Fi z zamontowaną na ciągnikach skrzynką z modułem VCU. Autonomiczną pracę ciągnika wcześniej trzeba odpowiednio zaplanować. Służą do tego rozwiązania informatyczne. W systemie CLAAS connect, jeśli taki w gospodarstwie jest używany znajdują się informacje związane z zarządzaniem pracą maszyn oraz znajdują się linie graniczne uprawianych działek. Do wyznaczania pracy ciągnika z modułem VCU służy portal TraXwise. Dane o granicach działek mogą zostać zintegrowane. CLAAS connect udostępnia je TraXwise.
Czytaj także: Claas zmienia układ w Polsce. Jeden dealer znika z sieci
W przypadku braku wytyczonych wcześniej działek można tego dokonać poprzez objazd ciągnikiem granic przy użyciu odbiornika RTK. Posiadając linie graniczne można poprzez system TraXwise przygotować zlecenie pracy dla ciągnika.
Matematyczna precyzja bez udziału sztucznej inteligencji
– Do oprogramowania wstawiamy informacje o tym, z jaką maszyną będzie traktor pracował. Trzeba podać jej rodzaj, gdyż wyliczenia uwzględniają to czy na polu będą prowadzone zabiegi siewnikiem, maszyną uprawową, rozsiewaczem czy też talerzówką. W portalu tworzony jest profil narzędzia, gdzie trzeba bardzo dokładnie określić jego wymiary. Dzięki temu program może nam wyliczyć wszystkie kąty skrętu i średnice zawracania. Kiedy praca odbywa się z szeroką maszyną, program musi uwzględnić i przewidzieć to jak będzie się ona zachowywała podczas wykonywania skrętów. Rozwiązanie sprawdza się zwłaszcza na działkach o nieregularnych kształtach. Program przewiduje ścieżki pracy. Te czynności są wykonywane przez program i, co bardzo ważne, nie ma w nich udziału sztucznej inteligencji. Zlecenie pracy wykonywane jest przez algorytm, który jest programem – wyjaśniał Krzysztof Gomolla.
Brak sztucznej inteligencji powoduje, że zlecenie dla ciągnika nie będzie zawierać błędów. Algorytm bowiem w oparciu o dostarczone dane maszyny i granice działki ustala tory jazdy dla maszynowego zestawu na całym polu. Traktor sam zawraca na uwrociach. Moduł VCU reguluje wszystkimi funkcjami ciągnika. Tam, gdzie siewnik ma zacząć siać uruchamia napędy maszyny, podnosi też w odpowiednich momentach dojazdu do granicy pola narzędzia uprawowe i ponownie po wykonanym nawrocie je opuszcza na wcześniej zaprogramowaną głębokość. Operator cały czas jest w kabinie, jednak jego rola ogranicza się wyłącznie do bieżącej obserwacji i kontroli bezpieczeństwa jazdy. Sytuacje krytyczne mogą bowiem wystąpić na przykład w momencie, kiedy platforma TraXwise nie otrzyma informacji o przeszkodach terenowych, jakie występują na danej działce. Praca przez cały czas jest wykonywana w trybie automatycznym.
– Operator przyjeżdża na pola, wciska przycisk start zaczynając pracę i stop, kiedy zabieg na całej działce zostanie ukończony. Dotychczas jazda automatyczna wiązała się z zarządzaniem jedynie układem kierowniczym ciągnika. VCU przejmuje kontrolę nad wszystkimi układami ciągnika i w pełni zarządza jego pracą. Reguluje między innymi skrzynią biegów, jest w stanie spowodować, że ciągnik się zatrzyma lub ponownie ruszy. Zarządza układem hydraulicznym oraz przednim i tylnym podnośnikiem – wymieniał Krzysztof Gomolla.
Zlecania pracy są wysyłane z programu TraXwise do tabletu sterującego, który znajduje się w kabinie ciągnika. Istnieje możliwość zainstalowania dodatkowych kamer, które mogą przesyłać rzeczywisty obraz pracy na przykład do siedziby gospodarstwa. Firma AgXeed sprawuje 24-godzinny nadzór nad wszystkimi autonomicznymi systemami, które dostarczyła na rynek.
W Holandii prowadzone są dyżury i przez cały czas dostępni są konsultanci, których zadaniem jest rozwiązywanie ewentualnych problemów. Dzięki modułowi zbierane są także informacje o parametrach pracy ciągnika. Rejestrowany jest między innymi czas pracy, obciążenie silnika, wydajność i zużycie paliwa. Te dane użytkownik ma możliwość śledzenia przez platformę CLAAS connect.
Ta ostatnia współpracuje z programem TraXwise. Firma Claas poinformowała, że pracuje nad rozwiązaniem, które ma umożliwić przygotowywanie zleceń pracy dla VCU bezpośrednio w CLAAS connect.
Autonomia jako odpowiedź na braki kadrowe
– VCU to poziom drugi automatyzacji inżynierii rolniczej. Coraz więcej gospodarstw inwestuje w rozwiązania automatyczne. Dajemy produkt, który można instalować w ciągnikach XERION i AXION. Niewielka skrzynka montowana jest na kabinach. Nie ma żadnych dodatkowych warunków wstępu. Podczas samej pracy ważnym argumentem VCU jest to, że planując zlecenie dokładnie wiemy, jak zostanie ono wykonane. Mamy pewność, że będzie przeprowadzone prawidłowo. W wielu gospodarstwach występują problemy z zatrudnieniem wykwalifikowanych operatorów. Ci mniej doświadczeni mają kłopoty z wykonywaniem prac na działkach o nieregularnych granicach tak, aby jak najmniej czasu spędzać na manewrze zawracania. W przypadku VCU do ciągnika można oddelegować osobę, która będzie tylko obserwować i kontrolować pracę maszynowego zestawu. Nie inwestowaliśmy w robota, tylko usprawniliśmy nasze ciągniki – zapewniał Krzysztof Gomolla.
VCU jest tylko etapem rozwoju maszyn automatycznych. Obecnie jest to poziom drugi, który wymaga operatora. Class uważa, że jest to pomost, który ma doprowadzić do stworzenia ciągników autonomicznych poziomu czwartego, w którym operator nie będzie wymagany.
Tomasz Ślęzak
fot. mat. firmowe
