Roboty i pojazdy autonomiczne w rolnictwie (część I)

Pojazdy autonomiczne oraz roboty polowe są już dziś w stanie wykonywać żmudne i długotrwałe prace w sposób dokładny, powtarzalny i wysoce efektywny. Nic dziwnego, że czołowi producenci usilnie pracują nad nowymi rozwiązaniami w tym zakresie, a powstające prototypy są szeroko testowane pod względem dalszych możliwości zastosowań. Niezmiernie ważnym aspektem jest również zachowanie bezpieczeństwa, które w przypadku maszyn autonomicznych nabiera szczególnego znaczenia, tak aby maszyna pracująca bez ciągłego nadzoru nie wyrządziła żadnych szkód. W niniejszym zestawieniu przygotowano przykładowe rozwiązania dostępne na rynku bądź będące już na etapie badań przedwdrożeniowych.

Jakie są zalety maszyn autonomicznych?

Rolnicze pojazdy autonomiczne oraz roboty mogą wykonywać wiele prac agrotechnicznych, począwszy od uprawy gleby, przez wysiew, nawożenie, pielęgnację, a na zbiorze kończąc. Wystarczy w tym przypadku odpowiednio zaprogramowany nośnik narzędzia oraz zaimplementowane układy detekcji, monitoringu otoczenia oraz sterowania opartego o algorytmy sztucznej inteligencji. Dodatkową zaletą maszyn autonomicznych jest to, iż są w stanie pracować skutecznie nawet w nocy, co pozwala na wykorzystanie pełnego potencjału czasowego, zwiększając tym samym wydajność pracy.

Kolejną z głównych zalet stosowania pojazdów autonomicznych oraz robotów polowych jest ich precyzja. Dzięki wykorzystaniu pozycjonowania satelitarnego, często z sygnałem RTK, zabiegi uprawowe są bardzo dokładne i jednocześnie nie naruszają struktury gleby. Roboty polowe, korzystając z cyfrowego obrazowania są w stanie rozpoznać i usuwać pojedyncze chwasty bez szkody dla uprawy. Inwestycja w pojazdy autonomiczne i roboty polowe może się wydawać kosztowna, jednak w dłuższej perspektywie przynosi korzyści w postaci redukcji kosztów pracy, zwiększenia wydajności oraz poprawy jakości upraw. W związku z tym coraz więcej rolników decyduje się na wprowadzenie tych nowoczesnych technologii do swojego gospodarstwa - powoli także w Polsce. Co zatem oferuje rynek?

Horsch

Inżynierowie marki Horsch twierdzą, że ich celem jest stworzenie autonomicznego pojazdu rolniczego, który mógłby pracować samodzielnie, bez operatora, w każdych warunkach pogodowych i klimatycznych. W 2019 r. firma Horsch złożyła wniosek patentowy na autonomiczny pojazd rolniczy, który miałby za zadanie transportować co najmniej jedno narzędzie rolnicze. Gotowy prototyp jest wyposażony w gąsienicowy napęd znany z ciągnika Claas Axion 900, ale wniosek patentowy przewiduje także napęd kołowy. Maszyna ta posiada moduł sterowania, którego działanie oparte jest o sygnał GPS, może być prowadzona zdalnie, lecz docelowo ma poruszać się całkowicie autonomicznie. Pojazd został zaprojektowany w taki sposób, aby można było zaczepić do niego standardowe narzędzia rolnicze poprzez TUZ.

Testowany już robot RO1 z 24-rzędowym siewnikiem Maestro był podłączony do traktora gąsienicowego, natomiast nowy pojazd autonomiczny RO24G jest zamontowany na samobieżnej ramie, przypominającej suwnicę lub nośnik narzędzi z platformą i 4 dużymi kołami. Na ramie zawieszony jest siewnik, a na platformie znajduje się zbiornik na nawóz oraz jednostka napędowa. Obecnie na polach w Brazylii trwają intensywne testy tej maszyny, które mają na celu zebranie informacji niezbędnych do przeprowadzenia dalszych ulepszeń konstrukcyjnych.

Krone i Lemken

W wyniku współpracy firm Krone i Lemken, w ramach projektu Combined Power powstał autonomiczny pojazd, który wzbudził duże zainteresowanie w branży technologii rolniczej. Autonomiczny pojazd Combined Power został stworzony do całorocznej pracy w różnych warunkach. Składa się z modułu napędowego połączonego z różnymi przystawkami. W ubiegłym roku był testowany z różnymi narzędziami rolniczymi takimi jak pług, agregat ścierniskowy, brona wirnikowa, siewnik ze strony firmy Lemken oraz z kosiarką, przetrząsaczem i zgrabiarką od Krone.

Pojazd wyróżnia się tym, że wykorzystuje funkcję TIM (Tractor Implement Management), co umożliwia maszynom współpracującym z ciągnikiem kontrolowanie jego sterowania, w tym dostosowywanie prędkości w zależności od aktualnego obciążenia. Aby to było możliwe, każda z maszyn została wyposażona w dodatkowe czujniki i kamery, które monitorują pracę traktora. Pojazd i współpracujące z nim narzędzie komunikują się cały czas, wymieniając wszystkie potrzebne dane. Napęd jednostki stanowi hybrydowy układ składający się z silnika wysokoprężnego MTU o mocy 230 KM oraz systemu elektrycznego z silnikami napędzającymi osie jezdne oraz wałek odbioru mocy. Pojazd sadowiony jest na dużych 38-calowych kołach, które zapewniają dużą siłę pociągową i maksymalną przyczepność, mogą być też stosowane na użytkach zielonych, nie uszkadzając podłoża.

Dwie osie skrętne umożliwiają zastosowanie trzech różnych trybów kierowania, takich jak: kierowanie osią przednią, wszystkimi kołami i osią tylną. Do ustalania bieżącej pozycji pojazdu wykorzystywane są dwie anteny GPS, a do przesyłania danych, takich jak zlecenia pracy, służy uniwersalna platforma Agrirouter. W celu zapewnienia wymaganego poziomu bezpieczeństwa wokół pojazdu rozmieszczono kamery, stale monitorujące sprzężone narzędzie i najbliższe otoczenie w zasięgu do 20 m.
Nadzór nad pojazdem realizowany jest z poziomu tabletu lub smartfona, zadania i raporty z ich wykonania będzie można przesyłać zdalnie, za pośrednictwem modułu komunikacyjnego i systemu wymiany danych Agrirouter.

CNH Industrial

CNH Industrial przejęła innowacyjną firmę Raven Industries, co zaowocowało wspólnym opracowaniem samojezdnego, autonomicznego rozsiewacza Case IH Trident 5550. W tym miejscu należy wspomnieć o rozwoju autonomicznych pojazdów koncepcyjnych Case IH już od 2016 r. Niemniej nowy pojazd o mocy 390 KM to pierwszy autonomiczny rozsiewacz w branży rolniczej. Jego premiera odbyła się podczas targów Farm Progress Show 2022 w Boone w stanie Iowa w USA.

Case IH Trident 5550 wyposażony jest w system Autonomy, łączący sprawdzoną technologię naprowadzania i sterowania, kontroli napędu, percepcji oraz planowania ścieżki opracowanej przez Raven. System monitoringu pracy Raven Autonomy, dzięki zastosowaniu serii zaawansowanych kamer i systemu radarowego, w czasie rzeczywistym, ciągle kontroluje otoczenie maszyny w pełnym zakresie 360°, pod kątem ewentualnych przeszkód w terenie. Algorytmy sztucznej inteligencji przetwarzają zbierane obrazy, w przypadku wykrycia przeszkody maszyna samoczynnie się zatrzymuje, a operator otrzymuje stosowny alert w aplikacji obsługi.

Operatorzy nadzorują pracę maszyny w oparciu o zmapowane granice pola. Kontrola pracy maszyny odbywa się z poziomu urządzenia mobilnego jak tablet, komputer czy smaftfon. Można tutaj również zdalnie przeglądać różnorodne zadania i funkcje maszyny np. aktualny poziom paliwa, poziom płynu AdBlue, prędkość, obroty na minutę (RPM), stan poziomu zbiornika rozsiewacza, informacje z uniwersalnego terminala i diagnostyczne kody usterek. Case IH Trident 5550 z technologią Raven Autonomy będzie w tym roku szeroko testowany na polach w USA.