ДЕТРОЙТ (Рейтер) - Компания John Deere & Co сообщила во вторник, что в этом году начнет коммерческую поставку технологии, которая позволяет трактору обрабатывать поле без оператора в кабине, впервые для ведущего североамериканского производителя тракторов после многих лет усилий по автоматизации сельскохозяйственных работ.
Планы Deere Как сообщил агентству Reuters Джами Хиндман, технический директор Deere, небольшой объем выпуска в этом году включает поставку систем для 12–20 машин с последующим расширением масштабов. По его словам, компания взвешивает, стоит ли продавать технологию, сдавать ее в аренду или предлагать фермерам в рамках пакета подписки, который может предусматривать обновления по мере развития оборудования и программного обеспечения. По словам Хиндмана, камеры и компьютеры для автоматизированной обработки почвы можно установить на существующий трактор и культиватор за день.
Deere и другие производители оборудования, такие как Caterpillar, вложили значительные средства в технологии для автоматизации внедорожной техники, такой как сельскохозяйственные тракторы и горнодобывающие машины. В сельскохозяйственном секторе поиск рабочих для работы на тракторах - хроническая проблема, которая усугубляется пандемией.
Для отрасли сельскохозяйственного оборудования коммерческий запуск Deere является значительным шагом на пути, который продолжается уже почти два десятилетия, начиная с использования спутникового позиционирования, а затем и в режиме громкой связи, когда водитель все еще находится в кабине. По словам Хиндмана, Deere тестирует полностью автономные тракторы в течение трех-четырех лет.
Хотя автоматизированным тракторам не нужно бороться с пешеходами, хаосом городского движения или правилами безопасности на шоссе, Хиндман сказал, что тракторы с автоматическим управлением должны иметь возможность точно ориентироваться, избегать препятствий и точно управлять оборудованием, таким как румпель. Первые автоматизированные тракторы Deere будут использовать стереокамеры спереди и сзади и могут отправлять изображения того, что камеры видят через приложение для смартфона, фермеру или оператору оборудования. Оператор может подвести трактор к полю, провести по экрану смартфона, и машина двинется по запрограммированной траектории.
Компьютерная система технического зрения трактора будет контролировать культиватор, на стойках которого установлены зеркала, которые сбивают стерни с земли. Если одна из стоек ударится о камень и перевернется, изменение отражения от зеркала будет видно удаленному оператору. По словам Хиндмана, Deere работает над автоматизацией других операций на ферме, и, вероятно, следующей целью автоматизации станет распыление.
В тракторах, которые управляют сами по себе, нет ничего нового. Фермер из Миннесоты Дуг Нимз. Но четыре года назад Джон Дир привез совершенно новую машину на свою ферму по выращиванию кукурузы и сои площадью 2,000 XNUMX акров. Этот трактор мог не только управлять самим собой, но и даже не нуждался в кабине фермера, чтобы управлять им.
Оказывается, машина весом 44,000 XNUMX фунтов была первым полностью автономным трактором John Deere, и Нимз был одним из первых в мире, кто попробовал ее. Его ферма служила испытательным полигоном, который позволил инженерам John Deere постоянно вносить изменения и улучшения в течение последних нескольких лет. Во вторник весь остальной мир увидел готовый трактор как центральное место в работе компании. CES 2022 пресс-конференция.
«Чтобы устроиться поудобнее, нужно время, потому что… во-первых, ты просто удивляешься, просто наблюдая за этим», - сказал Нимз, который ветреным октябрьским днем назвал себя «очень, очень заинтересованным», но в то же время «немного подозрительным». »Автономных технологий, прежде чем использовать машину John Deere на своей ферме. «Когда я на самом деле увидел, как он едет… Я сказал:« Ну, голл, это действительно должно произойти. Это действительно сработает ».
Появление полностью автономной сельскохозяйственной техники предлагает новый поворот в вековой борьбе между человеком и машиной. Рост автоматизации во всем, от автомобильных заводов до мини-маркетов Amazon Go, вызвал опасения, что роботы в конечном итоге уничтожат миллионы рабочих мест. Но в фермерских хозяйствах, где не хватает рабочих, а молодые люди переезжают в города, автономия может быть единственным способом обеспечить выращивание достаточного количества продовольствия, чтобы накормить мир.
Вместо того, чтобы вызывать подозрения, Нимз теперь стремится к автономности практически во всех сферах хозяйственной деятельности. «Это сделает мою жизнь намного проще», - сказал он. Я рано увидел трактор в действии в октябре в Блу-Земле, штат Миннесота, и даже проехал по нему, пока машина обрабатывала поле Нимца. Трактор - это «способ каждый раз выполнять работу вовремя и качественно», - сказал Джами Хиндман, технический директор Deere & Co., во время моего визита в Миннесоту. «Это 20 лет работы».
Езда соло
John Deere - не первый производитель сельскохозяйственного оборудования, который разработал автономный трактор. Но как производитель сельскохозяйственного оборудования №2 в мире, он является одним из самых заметных. Фирменные «зеленые» тракторы используются повсеместно в фермерских хозяйствах, и компания завоевала молодых фанатов своей линией одежды и игрушечных тракторов.
Выставка CES 2022 знаменует собой четвертый год участия John Deere на технической выставке в Лас-Вегасе, в которой компания стремится продемонстрировать передовые технологии в своих машинах новой аудитории. Вместо того, чтобы создавать совершенно новую машину, компания представила оборудование, которое можно добавить к популярным тракторам 8R 410 для полной автономности. Две коробки - одна спереди, а другая сзади - содержат в общей сложности 12 стереокамер и графический процессор Nvidia, которые позволяют фермеру управлять машиной со смартфона, запускать ее одним движением кнопки и смотреть видео в реальном времени в качестве машина движется по полю.
Тракторы John Deere были способны управлять собой в течение двух десятилетий - пока фермер все еще сидит за рулем. Этот факт делает переход на полностью автономный трактор менее трудным для фермера, чем для того, кто последние 20 лет провел за рулем Honda Civic. Хотя John Deere может быть популярным, он также столкнулся с определенными проблемами. В ноябре около 10,000 XNUMX членов профсоюзов прекратили пятинедельную забастовку, которая принесла им более высокую заработную плату и льготы.
Тракторы John Deere постоянно критикуют из-за их цены, а новая автономная система будет стоить недешево. Обычный трактор 8R и чизельный плуг 2430 обойдутся фермерам более чем в 500,000 10 долларов. John Deere первоначально будет сдавать в аренду тракторы с уже добавленным автономным оборудованием, но еще не определила цену за добавление автономного оборудования, когда CNET встретилась с компанией. Хиндман сказал, что это будет «значительная сумма» - до 50,000% от общей стоимости оборудования, или до XNUMX XNUMX долларов. Это может беспокоить некоторых фермеров, многих из которых уже раздражает отказ John Deere позволить им ремонтировать свои собственные дорогие тракторы.
Сначала новая тракторная система сможет обрабатывать только поля, то есть переворачивать землю для возврата в почву питательных веществ из недавно собранных культур. Некоторые фермеры, испытывающие нехватку времени и рабочих, пропускают этот процесс, но это заставляет их больше полагаться на химические вещества, которые помогают выращивать урожай. Автоматизируя обработку почвы, John Deere надеется снять одну ответственность с длинного списка обязанностей фермеров. А с обработкой почвы, если с самоходным трактором что-то выходит из строя, производитель успевает устранить проблему до весенней посадки. John Deere считает это самой простой задачей для автоматизации.
Фермеры «требуют» «все больше и больше», - сказала Дина Ковар, вице-президент по производству и производственным системам точного земледелия компании John Deere. «Они просто хотят выяснить, как они могут выполнять больше работы без участия человека».
Не изобретать велосипед заново
Путь John Deere к автономии начался несколько десятилетий назад. В середине 1990-х он представил спутниковый GPS в тракторах, чтобы помочь фермерам в точном земледелии, то есть способности получить представление о том, что происходит в почве, чтобы повысить эффективность использования газа, удобрений и семян. Десять лет спустя GPS-приемники StarFire от Deere стали достаточно точными, чтобы тракторы могли управлять самостоятельно.
John Deere начал с 8R, потому что это самый популярный трактор для пропашных культур компании, и он уже был «почти готов к автономности», - сказал Джо Лифер, старший менеджер по автономным продуктам John Deere. «У нас уже была возможность электронного управления гидравликой и механическими функциями трактора, что необходимо для дистанционного управления», - сказал он. В этом году планируется разрешить ограниченному числу фермеров использовать автономную систему. Во время первоначального развертывания Deere сдаст в аренду полный трактор и чизельный плуг примерно 10–50 производителям, которые имеют постоянное подключение к Интернету на своих фермах и заинтересованы в использовании этой технологии.
Позже Deere позволит фермерам привозить свои тракторы, которые будут оснащены автономной технологией. По словам Хиндмана, он планирует поддерживать тракторы как минимум последние три года и, возможно, в конечном итоге поддержит более старые машины. Поскольку в тракторах John Deere десятилетиями использовалась технология автономного вождения, настроить их для работы в полностью автономном режиме относительно просто. По словам Ковара, на установку оборудования и испытание машины уйдет всего около дня, прежде чем фермер сможет забрать ее домой и использовать в поле.
«Модернизация его на части существующего парка оборудования… означает, что больше фермеров смогут воспользоваться им… раньше», - сказала она.
Технология внутри
Большинство тестируемых автономных автомобилей используют датчик глубины, называемый лидаром, в то время как Tesla использует множество камер, датчиков и радаров. Однако John Deere считает, что стереокамеры - это способ внедрить технологии самоуправления в максимально возможное количество областей. В его автономной машине установлено 12 таких камер.
Чтобы сделать 8R автономным, John Deere устанавливает блок стереокамеры на передней части трактора, а другой - на задней. В каждом отсеке есть три пары стереокамер повышенной прочности, которые по сути работают как человеческие глаза. Изображения собираются обоими и затем объединяются, чтобы помочь машине обнаружить потенциальные препятствия на расстоянии от 45 до 90 футов. «Точно так же, как, скажем, ваш iPhone просто делает несколько изображений и объединяет их вместе для ... этого высокого динамического диапазона, мы используем тот же тип технологии здесь, чтобы действительно понять контраст и мир вокруг нас», - сказал Лифер.
По словам Хиндмана, в то время как стереокамеры работают на нынешнем автономном тракторе John Deere, он может использовать лидары, радары, ультразвуковые и другие технологии для решения более сложных задач в будущем, таких как работа с растущими культурами. Чтобы получить некоторые из этих умов, John Deere приобрела агротехнический стартап из Кремниевой долины. назвал компанию Bear Flag Robotics за 250 миллионов долларов в августе. «Проблема восприятия в сельском хозяйстве действительно сложна», - сказал Хиндман. «[И] самая сложная техническая проблема для нас с точки зрения восприятия, вероятно, - это заросший урожай».
Стабильная сотовая связь - необходимое условие для использования автономной системы в полевых условиях. Если трактор теряет сигнал сотовой связи, он остановится и не запустится, пока не восстановит соединение и не получит разрешение фермера через приложение. Внутри машины John Deere установил несколько способов остановки трактора и ручного управления трактором, в том числе с помощью дроссельной заслонки и обычных тормозов. Фермер также может взять руль, чтобы взять машину на себя.
Трактор по-прежнему можно использовать вручную для других задач, а не только для автономных операций, и кабина выглядит не иначе. Из-за этих изменений, внесенных в саму машину, фермер не может легко перемещать автономную капсулу с одного трактора на другой. Помимо резервных тормозов, John Deere встроил в систему и другие средства защиты. Данные, которыми обмениваются трактор и смартфон, зашифрованы на обоих концах, и компания встроила средства безопасности в программное обеспечение на машинах. На тракторе также есть резервные системы, обеспечивающие наличие камер и сигнала GPS. Если они отключатся, трактор остановится.
Избегать препятствий
Раньше у автономной технологии John Deere были проблемы с тенями. И уходит. И пятна грязи другого цвета, чем другие. Все они заставляли трактор останавливаться и оповещать о препятствиях. Но технология сейчас находится на той стадии, когда уровень ложных ошибок низок, сказал Хиндман. Чтобы избежать ложных предупреждений о препятствиях, автономный 8R John Deere работает с постоянно включенным светом - необычное зрелище для сельскохозяйственных угодий.
Постоянное включение света «делает окружающую среду, которую мы фотографируем, более согласованной в течение дня и во времени», - сказал Хиндман. По его словам, трактор фактически работает лучше ночью, чем днем, потому что данные изображения более контрастны. У John Deere есть штат телемеханики в США, который проверяет предупреждения о препятствиях с трактора. Если рабочие определят, что это что-то незначительное, например, листья, упавшие на дорогу, они позволят машине возобновить работу, не беспокоя фермера.
Если трактор наткнется на что-то вроде большого камня, он остановится, потому что камень может застрять в почвообрабатывающем орудии. Трактор отправляет фермеру push-уведомление с изображением препятствия. John Deere разработал способность трактора преодолевать эти препятствия, поэтому фермеру не нужно приходить на поле для решения каждой проблемы. «Чтобы убедиться, что мы не мешаем клиенту, у нас будет круглосуточная служба поддержки, которая говорит:« Хорошо, машина остановилась и что-то увидела », - сказал Ковар. «Безопасно ли для нас начать снова?»
Тестирование в реальном мире
Нимз тестировал автономное оборудование John Deere на своей ферме в течение четырех лет, но он все еще ездит по полю, где трактор работает сам по себе, просто чтобы поразиться тому факту, что он действительно работает без кого-либо в кабине. Он выпрыгнул из комбайна, чтобы поговорить со мной, прежде чем быстро возобновить работу. На следующий день ожидался шторм, который помешал ему продолжить сбор урожая. Фермеры стремятся выполнить как можно больше работы до дождя, поскольку они не знают, когда они смогут вернуться в поле.
Хотя Нимзу приходится прекращать работу, когда становится слишком темно, его автономный 8R не имеет такой проблемы. Вместо этого он может работать всю ночь, выполняя вспашку до того, как грязь превратится в грязь. «Вы хотите выполнить как можно больше работы, но [но] попросить сотрудника [работать поздно ночью после долгого дня] сложно», - сказал Нимз. «Автономный трактор может это сделать. … Это не проблема. Это не волнует. Так что вы можете расслабиться и позволить ему работать 24 часа в сутки, чтобы опередить погоду ».
Из-за возможности обрабатывать больше часов в день, Nimz рассчитывает, что сможет покупать меньшее оборудование. Тенденция в сельском хозяйстве заключалась в том, чтобы использовать все более крупное оборудование и тракторы, чтобы покрыть как можно большую площадь в кратчайшие сроки. А 36-рядная сеялка может за один раз положить в землю больше семян, чем 12-рядная сеялка. Но покупка оборудования меньшего размера позволяет таким фермерам, как Nimz, экономить деньги, а также лучше для земли. Поскольку машины легче, они меньше уплотняют почву.
Больше всего он ожидает, что его автономный трактор и плуг, а также будущие продукты John Deere сделают его жизнь «намного проще». Если машина работает и у него нет других дел, он сможет сделать перерыв на обед вместо того, чтобы съесть бутерброд в своем тракторе. «Такие мелочи что-то значат, - сказал Нимз. «Это то, что… я думал, что мне придется… уйти на пенсию, чтобы наслаждаться».
Нехватка рабочей силы
Самым большим преимуществом автономных тракторов является то, что они позволяют фермерам одновременно выполнять две работы. В отрасли наблюдается нехватка рабочей силы, из-за чего производителям сложно сделать все на своих фермах в короткие сроки. Если фермер не завершит посев вовремя, у него не будет урожая для сбора урожая осенью. Если он не соберет урожай до наступления морозов и снега, урожай будет потерян.
Сельскохозяйственные работы носят сезонный характер, поэтому во время посадки и сбора урожая требуется много рабочих. По данным New American Economy, в 2019 году более половины всех наемных сельскохозяйственных рабочих - примерно 450,000 человек - были иммигрантами. Но иммиграционная политика США затрудняет поиск достаточного количества рабочих, а сельскохозяйственная виза H-2A обходится многим американским производителям дорого, сказал аналитический центр. «Фермеры часто беспокоятся о том, чтобы найти достаточное количество рабочих, поскольку немногие американцы, похоже, готовы взять на себя самые сложные и физические сельскохозяйственные работы», - говорится в сообщении New American Economy.
По словам Хиндмана, большая часть населения живет в городах, и фермеры в США стареют, их средний возраст приближается к 60. К 10 году фермерам придется кормить 2050 миллиардов человек с меньшим количеством рабочих и без дополнительных пахотных земель. Автономия может помочь восполнить этот пробел. Автоматизация большего количества задач на ферме может устранить рабочие места, которые когда-то выполнялись людьми. Нимз, например, сказал, что когда один из его сотрудников уйдет на пенсию, он, скорее всего, не наймет кого-то нового.
«Парня, который был со мной 36 лет, мне не нужно заменять», - сказал он. «Трактор займет его место». Но John Deere ожидает, что большинство фермеров будет направлять этих рабочих для выполнения других задач на ферме, а не сокращать сотрудников. Автономия «не представляет угрозы», - сказал Хиндман. «Это действительно [способ], которым мы собираемся решить проблему нехватки рабочей силы, чтобы продолжать выращивать продукты питания, в которых нуждается мир».
Проведите, чтобы ехать
Ключевой частью процесса автономии является смартфон. Компания John Deere разработала систему для управления с телефонов iPhone и Android через существующее приложение Operation Center. Для фермеров с новыми системами автономного вождения появится дополнительная вкладка, содержащая функции автономности.
Внутри приложения фермеры смахивают, чтобы запустить машину, и нажимают кнопку, чтобы приостановить операции. Приложение сообщает им, сколько топлива осталось, как долго машина работала и сколько времени простаивала. Они могут видеть препятствия в разделе «События» и отображать - и увеличивать - видео с этих 12 стереокамер. Одна задача, с которой трактор не может справиться самостоятельно, - это дозаправка, которая должна происходить примерно каждые восемь часов. Кнопка «Перейти» в приложении Operation Center может побудить трактор направиться в заданный пункт назначения в поле, чтобы его можно было заправить, так же, как робот-пылесос возвращается на свою зарядную станцию.
А производители могут управлять трактором со своего телефоны и перезапустите его после того, как обнаружено препятствие, они должны быть физически рядом с машиной при первом запуске за день. Во время первоначальной настройки фермер должен нанести на карту границу вокруг поля и вокруг барьеров, аналогично настройке гарнитуры VR. Это можно сделать, управляя трактором вручную или используя John Deere Gator (небольшой внедорожник), подключенный к картографической технологии компании.
Постоянная поддержка
Сегодня John Deere не взимает плату за обслуживание своих возможностей GPS или других функций своих машин. Но не уверен, будет ли это делать для автономии. И компания еще не определила, как она будет заниматься модернизацией и другой логистикой. Фермеры держат тракторы десятилетиями. Но технологии, используемые для создания автономных машин, устареют гораздо раньше.
«Мы должны разработать правильную бизнес-модель, которая позволит фермерам воспользоваться преимуществами растущего уровня технологий, увеличения возможностей камер, вычислений и системы восприятия без необходимости менять трактор каждый раз, когда они хотят сделай это, - сказал Хиндман. В первые годы автономии John Deere ожидает, что обновления и изменения произойдут очень быстро. Начав с обработки почвы, он планирует «предлагать новые модели с новыми типами культур, с новым оборудованием, с новыми орудиями для трактора… в довольно быстром темпе», - сказал Хиндман.
John Deere заявляет, что технические специалисты в ее представительствах смогут решить сложные проблемы с автономными системами. А фермеры смогут сделать некоторые ремонтные работы самостоятельно, например, подключить жгуты, удерживающие стручки к трактору, или закрепить кронштейны, удерживающие датчики. Помимо обработки почвы, John Deere рассмотрит другие задачи, выполняемые тракторами, такие как весенняя обработка почвы и культивация. А в будущем John Deere планирует расширить автономию практически для всех задач, которые машина выполняет на ферме, от посадки до сбора урожая.
«Не все они придут одновременно, - сказал Хиндман. «Таким образом, на ферме будет часть работы, которую фермер до сих пор выполняет… в кабине трактора, управляя трактором, как они это делают сегодня». Фермеры продолжат использовать 8R в качестве обычного трактора, и будущие автономные обновления могут быть развернуты на той же машине путем добавления аппаратного и программного обеспечения. Это позволит фермерам использовать трактор для решения нескольких автономных задач.
Достижение того момента, когда все части сельского хозяйства будут автоматизированы, скорее всего, произойдет «раньше, чем кто-либо думает», - сказал Хиндман. «Если бы я был спиной к стене, я бы сказал вам, что через 10 лет или меньше мы увидим автономию на всем протяжении производственной системы». На данный момент машины John Deere помогут фермерам подготовить поля к следующему посевному сезону - и я могу увидеть, на что это похоже, из кабины самоходного трактора.
Я рос на ферме в сельской местности Айовы, я десятки раз ездил вместе со своим отцом и проверял машины John Deere, которые управляются самостоятельно. Но ощущения от сидения за рулем массивной машины, которая полностью управляет собой, можно описать только одним словом: дикий. Я просто еду. Каждое движение машины автоматизировано и контролируется со смартфона, позволяя Нимз собирать кукурузу, пока трактор обрабатывает его поля. Когда машина приближается к концу «передачи», на одном участке поля, я почти забываю, что сижу за рулем.
Когда я наконец выхожу из машины на краю поля, пустой трактор продолжает свой путь, таща за собой плуг. Дождь вот-вот начнется, и предстоит много работы.