Беспилотные тракторы: Кто из мировых производителей лидирует в гонке?

эксклюзив 🔹

Создание автономного транспортного средства для работы в полевых условиях — задача, с точки зрения машиностроения, достаточно простая. Нужно выбрать силовой агрегат, подходящий для предполагаемого применения, выбрать гусеницы или колеса и построить шасси под все это. Не нужно заботиться о создании шикарной кабины с аккуратно расположенными органами управления, кондиционером, звукоизолирующими материалами и отличным круговым обзором, ведь никто не будет управлять машиной — по крайней мере, с борта.

Настоящий вызов заключается в том, чтобы встроить надежные датчики и камеры, лидар, спутниковое наведение и все другие необходимые технологии таким образом, чтобы они выдерживали суровые условия полевых работ, обеспечивая при этом поток оперативных данных и систему безопасности, которая не позволит сбить ни в чем не повинного пешехода на тротуаре.

Таким образом, в проекте автономного сельскохозяйственного транспорта главными являются разработчики программного обеспечения и инженеры-электронщики, способные обеспечить его эффективную и надежную работу, а также цифровую платформу для планирования задач машины и круглосуточного удаленного мониторинга с помощью мобильного устройства.

Такие машины могут быть использованы для решения двух серьезных проблем в сельском хозяйстве — растущей нехватки квалифицированных операторов и необходимости защиты почв за счет использования более компактной и легкой техники, обеспечивающей производительность за счет увеличения продолжительности рабочего дня.

Agrointelli Robotti

Орудийный транспортер Robotti, разработанный датским производителем, может работать с любым количеством различных орудий на своих четырех колесах.

В качестве примера можно привести 2,5-метровую сеялку Pottinger Vitasem для посева бобовых, масличного рапса и зерновых, четырехрядную сеялку точного высева Monosem для сахарной свеклы и кукурузы, четырехсекционную сеялку Stanhay для овощных и салатных культур, борону с гибкими зубьями для прополки и четырехрядную картофелесажалку.

Модель Robotti LR предназначена для работы в легких условиях, имеет навесной агрегат со скромным ресурсом 750 тыс. км и оснащается одним дизельным двигателем Kubota мощностью 72 л.с., топлива которого хватает на 60 часов безостановочной работы.

Версия 150D, напротив, модернизирована для выполнения более сложных задач: она имеет грузоподъемность 1250 кг, привод для приведения в движение орудий и два двигателя — один для привода, другой для привода и гидравлических функций — для достижения общей мощности 144 л.с., когда это необходимо.

Обе версии имеют короткую колесную базу 1,55 м и ширину колеи от 1,8 до 3,65 м. Они работают на шинах 320/65 R16 в стандартной комплектации или более узких 260/70 R16 в качестве опции.

Для выполнения маневров предусмотрен передний привод, для обеспечения тяги — полный привод. При ручном дистанционном управлении скорость движения составляет 10 км/ч, а при работе — вдвое меньше, что помогает сохранить точность управления.

Компания Agrointelli утверждает, что поставила более 50 образцов на фермы во многих странах, включая Великобританию, где компания Autonomous Agri Solutions из Уорикшира является поставщиком услуг по продаже и обслуживанию.

Автономная машина Agrointelli Robotti в полеВ Robotti заложены возможности управления различными орудиями © Robotti

AgXeed AgBot

В линейке AgBot три специализированных автономных трактора, возглавляемых двух-гусеничной машиной мощностью 156 л.с. и дополняемых 75-сильными полноприводными и узкими трициклетными моделями для решения широкого спектра задач.

Их объединяет дизель-электрическая силовая установка Deutz (двигатель приводит в действие встроенный генератор, обеспечивающий питание электромоторов) с возможностью установки в задней части 55 кВт (74 л.с.) электропривода.

Он может вращаться как по часовой, так и против часовой стрелки, что позволяет работать с орудиями, приводимыми в движение по часовой стрелке, в любом направлении: как с ведущим, так и с ведомым орудием.

Гусеничный AgBot 5.115T2 оснащен 350 л топлива, четырьмя пропорциональными золотниковыми клапанами двойного действия и гидравлическим насосом производительностью 85 л/мин, который может быть доработан до системы, определяющей нагрузку.

Орудия перевозятся сзади с помощью трехточечной навески грузоподъемностью 8 т, а спереди — с помощью узла грузоподъемностью 3 т, например, для перевозки бункера для задней установки бура.

Для работы с различными культурами и системами земледелия предлагаются многочисленные комбинации ширины тяговой ленты от 300 мм до 910 мм и регулируемые расстояния между гусеницами.

В то время как «трехколесный» AgBot 2.055W3 предназначен в первую очередь для работы в садах и виноградниках — его ширина может составлять всего 1,38 м, — четырехколесный 2.055W4 является более универсальным автономным решением для фермерства и коммерческого садоводства.

Эта модель имеет переднее управление, неравные диаметры шин, ширину от 270 до 710 мм, тяговый или флотационный тип, гидравлическую систему, как и у гусеничной машины, но с тремя катушками и меньшей грузоподъемностью навесного оборудования — 1,5 т спереди и 4 т сзади.

Автономный трактор AgBot 2.055W4 компании AgXeed в поле. Полноприводный AgBot 2.055W4 мощностью 75 л.с. © AgXeed

CNH Industrial

Материнская компания Case IH и New Holland постепенно осваивает коммерческие автономные технологии после таких исследовательских проектов, как концепт Case IH AVC — по сути, Magnum без кабины — и New Holland NHDrive T8 с возможностью автономной работы без водителя.

Теперь же были представлены электрические тракторы Case IH Farmall 75C Electric и New Holland T4 Electric Power, предназначенные для продаж в США в 2024 году и оснащенные некоторыми ограниченными функциями автономного вождения.

Например, функция Follow Me позволяет оператору перемещать трактор, например, вдоль кормовой или заградительной линии, не забираясь в кабину и не выходя из нее, а просто идя впереди него и передавая соответствующую команду с приложения на смартфоне.

Аналогичная функция позволяет трактору проезжать через ворота по команде с пульта дистанционного управления — больше не нужно запрыгивать и выпрыгивать, чтобы открыть и закрыть ворота.

Электрический трактор Case IH Farmall 75C. Электрический трактор Case IH Farmall 75C представляет некоторые автономные функции © Case IH

Combined Powers

Совместное предприятие компании Krone и фирмы Lemken, специализирующейся на оборудовании для пастбищ, выпустило полноприводный трактор, предназначенный для автономной работы.

При ширине 2,7 м, высоте 2,6 м и массе 7,5-8 т он работает на 23-дюймовых колесах, приводимых в движение дизель-электрической силовой установкой с максимальной мощностью 170 кВт (230 л.с.), что более чем достаточно для вспашки, культивации и посева, а также косьбы, ворошения и сгребания.

Ключевым элементом системы управления трактора является то, что она ориентирована на систему Isobus Tractor Implement Management (Tim), позволяющую датчикам и рабочему компьютеру навесного оборудования передавать трактору управляющие команды — например, для изменения скорости, регулировки гидравлики, остановки и запуска.

После публичной демонстрации своих возможностей в полевых условиях в 2022 году проект предусматривает дальнейшие испытания в типичных и экстремальных условиях работы, а также сбор отзывов фермеров и подрядчиков о концепции.

Автономный трактор Lemken Krone Combined Powers с полным приводом в поле. Полноприводный полностью автономный трактор Combined Powers © Lemken/Krone

FarmDroid

FarmDroid FD20 — это специализированная машина для точного высева и прополки, которая в настоящее время эксплуатируется в Великобритании в основном на органическом производстве сахарной свеклы, кормовой свеклы и овощей.

Обычно FD20 оснащается трехколесной ходовой частью, но может быть и четырехколесным вариантом, и питается от аккумуляторной батареи, которую обеспечивает большой навес из солнечных батарей.

Ключевым моментом в его работе является программное обеспечение, позволяющее рассчитать расстояние между рядами, необходимое для достижения заданной численности растений, и наметить место размещения каждого семени, регулируя соответствующим образом работу высевающих аппаратов с электроприводом.

Кроме того, благодаря индивидуальной схеме размещения семян, встроенные активные прополочные агрегаты могут обрабатывать почву как внутри, так и между рядами для довсходовой борьбы с сорняками, что исключает необходимость применения гербицидов на более поздних стадиях роста культуры.

Модель FD20 выпускается в четырех- , шести- и восьмирядном исполнении со спокойной рабочей скоростью 450-950 м в час.

Однако она способна работать 24 часа в сутки непрерывно, и производитель рекомендует использовать одну машину на 20 га для посева и еженедельной прополки до тех пор, пока в ряду не появятся листья культуры.

Автономная мотыжная машина FarmDroid Seed and Weed в полеFarmDroid FD20 может начать выкапывание сорняков до появления всходов культуры © Peter Hill

Horsch

Компания Horsch рассматривает две различные концепции автономных силовых установок — гусеничный агрегат без водителя, работающий как традиционный полевой трактор, и крупногабаритная машина типа транспортера для инструментов.

Официальные подробности скудны, но предполагается, что автономная силовая установка Robo, несмотря на относительно компактные размеры, будет иметь дизельный двигатель мощностью 450 л.с. и либо гидростатический привод, либо гидромеханическую трансмиссию «вариатор».

Безусловно, он имеет дистанционное ручное управление для настройки и выдвижное дышло в передней части, что позволяет буксировать его на поле и обратно.

В полевых испытаниях Robo использовался для работы с прицепной сеялкой точного высева Maestro в конфигурации с близким расположением колес, что позволяет создать самоходную технику, при этом гусеничный агрегат максимально принимает на себя вес семенной тележки.

Портальная машина Horsch Brazil представляет собой 24-метровую сеялку точного высева Maestro для кукурузы, установленную на четыре поворотных колеса большого диаметра с гидростатическими двигателями.

На широкой раме, которая перемещается от двора к полю, размещается центральный силовой агрегат с бункером по обе стороны, а под ним — высевающие аппараты.

Потенциально ближе к коммерческой реализации находится пакет автономного управления для самоходных опрыскивателей, созданный в результате сотрудничества между компаниями Horsch и Trimble.

Партнерство выходит за рамки автономного управления и включает в себя полную автоматизацию рабочего процесса от офиса до поля.

По словам представителей компании Trimble, на первом этапе будут автоматизированы процессы планирования, управления машиной и логистики, с которыми сталкиваются операторы опрыскивателей, что позволит повысить производительность машины и снизить нагрузку на оператора, а также уменьшить количество возможных ошибок.

В более отдаленной перспективе технология создаст основу для эксплуатации полностью автономных машин.

Прототип автономного трактора Robo компании Horsch с сеялкой точного высева Maestro в поле. Прототип трактора Robo компании Horsch с сеялкой точного высева Maestro © Horsch

John Deere

Компания «John Deere» исследует множество технологий автономной работы и типов транспортных средств, включая управляемый трактор и опрыскиватель с автоматической дозаправкой для использования в садах и т.п., а также специально разработанный опрыскиватель без водителя для опрыскивания кукурузы с высокой проходимостью, работающий на четырех гусеничных тележках.

Также представлен одноосный автономный трактор с электрическим приводом мощностью 500 кВт (670 л.с.), который может работать на колесах или гусеницах, агрегатируясь с культиваторами, сеялками и другими подобными орудиями.

Но наибольший ажиотаж вызвало заявление компании Deere в январе 2022 г. о том, что в США вскоре поступит в продажу автономная версия обычного трактора серии 8R (хотя книга заказов еще не открыта), причем первоначально она будет ориентирована на выполнение работ по долотообразной обработке почвы с использованием самой мощной модели в этой линейке.

Модель 8R 410 мощностью 443 л.с. для черновой работы и 458 л.с. для работы с пто, транспортировки и приложений с интенсивной гидравлической нагрузкой имеет конфигурацию обычной версии, но оснащена шестью парами стереокамер, позволяющих обнаруживать препятствия на 360 градусов и рассчитывать расстояние до них.

Изображения анализируются ой нейросетью глубокого обучения, которая примерно за 100 миллисекунд классифицирует каждый пиксель и определяет, может ли машина продолжать движение или должна быть остановлена.

По словам представителей компании John Deere, одним из наиболее сложных элементов проекта было создание библиотеки как критических, так и доброкачественных изображений — например, человека или ветки дерева, лежащей на земле.

Помимо требований безопасности, «интеллектуальная» система необходима для минимизации ложных срабатываний, требующих вмешательства оператора для повторного запуска трактора.

Как и в других автономных машинах, при необходимости вмешательства оператор может сделать это удаленно, обратившись к видео- и фотоизображениям, данным и показателям с помощью приложения для мобильных устройств, которое также позволяет дистанционно регулировать глубину обработки почвы, скорость работы и т.д.

Автономный электрический трактор John Deere в поле. Один из нескольких концептов John Deere — одноосный электрический трактор © John Deere

Kubota

Представив в 2020 году футуристический концепт четырехколесного электрического трактора Kubota X, компания Kubota с тех пор проводит испытания ряда колесных тракторов AgriRobo, способных работать в автономном режиме.

В Японии назревает кризис, связанный со старением фермеров и нежеланием молодых поколений брать на себя эту роль.

В дополнение к пересадочной машине для риса и рисовому комбайну компания Kubota представила 100-сильный MR1000A с набором технологий самонаведения и датчиков, призванных облегчить ситуацию с рабочей силой на фермах.

Независимая американская компания Sabanto провела широкие испытания и доработала свой пакет автономного вождения в рамках контрактной системы «фермерство как услуга», которая привлекла инвестиции от венчурного подразделения Trimble.

Для демонстрации и подтверждения концепции, а также получения прибыли в рамках этой услуги используются тракторы Kubota мощностью 60 и 90 л.с., оснащенные пакетом автономного управления, для выполнения коммерческих контрактов с фермерами на культивацию, посадку кукурузы, мотыжение и внесение удобрений в ряде штатов Среднего Запада.

Пакет модернизации Steward для переоборудования существующих тракторов под автономную работу уже доступен для заказа через ряд дилеров в США и Канаде.

Raven Industries

Будучи специалистом по электронике и программному обеспечению, а не производителем транспортных средств, подразделение Autonomy компании Raven занято созданием решений для материнской компании Case IH и New Holland, а также модернизацией всех марок.

Результатом этой деятельности стали две системы для американских сельхозпроизводителей — OmniDrive, позволяющая водителю комбайна вызывать и синхронизировать автоматизированный зерновой трактор и прицеп, и Cart Automation, которая имеет только синхронизатор скорости/направления, но может быть установлена на любую марку и использована для любой уборочной операции, например, на сахарной свекле.

Также недавно было выпущено решение полной автономности для самоходного разбрасывателя удобрений Case IH Trident 5550.

Raven Autonomy имеет в своем портфеле одну машину — тележку OmniPower 3200, изначально разработанную компаниями Dot Technology и Seedmaster в Канаде, с гидростатическим приводом, полным рулевым управлением и сменными модулями высева, внесения и опрыскивания.