журнал сельхозтехники и оборудования

Закрыть
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?
Регистрация
  Войти      Регистрация

От винта! Электронные системы пилотирования Ростсельмаш.

22 Марта 2021
Рейтинг:
Еще с десяток лет назад системы автопилотирования были новинкой, о них говорили с придыханием и мечтали с их помощью облегчить нагрузку механизатора. А сегодня они прочно входят в сельхозпрактику и на рынке уже появляются отечественные разработки. И не просто появляются — выстреливают! Так, Ростсельмаш презентовал целое семейство электронных систем (разработанных собственным центром инноваций) — РСМ Агротроник Пилот, среди которых первая в мире гибридная система, работающая на базе не только технологий высокоточной навигации, но и машинного зрения. Давайте разберемся с этими «пилотами» (а их уже целых три) поподробнее, для чего какой нужен. Полетели? От винта!

Зачем вообще нужны системы автоуправления, вопроса уже не возникает: основная функция подобного оборудования сейчас — не автовождение, а исключение человеческого фактора из работы оператора. Иными словами, это реальная помощь механизатору, который в течение 12–14 часов монотонной работы вынужден следить за десятками параметров уборки, оценивать окружающую обстановку и при этом постоянно смотреть на кромку поля. Представишь это — и диву даешься, как живой человек может весь день заставлять машину двигаться ровно, аккуратно и параллельно уже убранному участку, причем все время косить глазами (наблюдение ведется вбок), одновременно следить за режимом уборки и в зависимости от состояния культуры (зрелость, влажность, полеглость, разреженность и пр.) жонглировать 20–22 параметрами, включая скорость движения на участке. Плюс смотреть за качеством зерна на выходе, периодически поглядывать назад, вызывать выгрузной транспорт, наблюдать за другими участниками уборки и постоянно быть готовым к сюрпризу: то кабан выскочит, то забытый мелиоративный гидрант «погулять вышел», то, не дай боже, коллега-оператор по нужде в кукурузе спрятался. И все это — под непрерывное завораживающе-гипнотизирующее вращение шнека перед глазами…

Внедрение систем автоуправления в разы снижает количество аварий и за счет исключения человеческого фактора повышает сменную производительность. В некоторых случаях — даже до 30 %. То есть главная задача всех систем автовождения — разделить обязанности вождения и контроля за уборочными параметрами между автоматикой и человеком-оператором.

Разберемся по порядку. РСМ Агротроник Пилот 1.0 — система первой ступени, на основе ГНСС- и RTK-сигналов позволяющая управлять траекторией движения, вести машину параллельно предыдущему проходу, обеспечивая также автоматические развороты и (в случае работы на комбайне) управление жаткой: поднятие и опускание в конце и в начале гона соответственно.

Также через Пилот 1.0 можно управлять скоростью машины, навесными и прицепными орудиями в автоматическом режиме. При этом комбайн будет опускать жатку при въезде в гон и поднимать при выезде.


Основа позиционирования — высокоточная антенна ГЛОНАСС.
В совокупности с поправками от базовой станции позволяет автономно
вести машину с точностью до 2,5 см


Да, кстати: немаловажно, что авторазворот на РСМ Агротроник Пилот 1.0 установлен в базе, чего практически нет у конкурентов. А повышение точности позиционирования машины достигается благодаря использованию базовой станции RTK — именно она обеспечивает корректировку траектории.

Проще говоря, «первый пилот» (Агротроник Пилот 1.0) — это система автовождения, имеющая набор функций примерно как у большинства подобных систем, применяемых на сельхозтехнике, но изюминка ее в том, что Ростсельмаш, в отличие от других производителей, предлагает базовую станцию RTK как обязательный элемент.

1 ГНСС — Глобальная навигационная спутниковая система (англ. Global Navigation Satellite System).
2 RTK — современная технология повышения точности данных, полученных в Глобальной навигационной спутниковой системе (ГНСС) — GPS, ГЛОНАСС, Galileo и COMPASS.

У основных конкурентов в базовом оснащении к таким системам идут различные спутниковые поправки. Именно они считаются в аналогичных навигационных продуктах базовым элементом, однако точность при работе с такими поправками колеблется от 15 до 30 см.

В «пилотах» же, благодаря использованию RTK-станций, гарантированная точность составляет 2,5 см. И, надо признать, человеку такая доскональность уже недоступна. Очень аккуратно и ровно рулить, стараясь двигаться по прямой параллельно скошенному участку, опытный комбайнер, конечно, может. Но даже он из кабины за 12-метровой жаткой физически не в состоянии видеть всей картины и небольшой зазор, сантиметров в двадцать-тридцать, все же оставляет.

А еще интереснее, что получить повторяемую точность через RTK можно даже в полях, рассредоточенных в холмистой местности. Безусловно, и остальные мировые производители навигационных продуктов для сельхозтехники работают с базовыми станциями RTK и предоставляют такую возможность своим пользователям. Их клиенты также получают точность позиционирования машины до 2,5 см, но за этот сервис необходимо постоянно платить. В случае с продуктом Ростсельмаш плата за сервис не взимается.


«Электрический руль», который позволяет электронным
системам управлять рулевым колесом. Подает сигнал на
гидравлику и соответственно, поворачивает колеса.
Кстати, в его компетенции — постоянно «ловить» комбайн
и выравнивать траекторию движения

При этом одна станция RTK может взаимодействовать сразу с несколькими агромашинами в радиусе до 5 км. Хозяйственная сметка подсказывает, что на одну однажды приобретенную станцию можно потом «навесить» несколько машин, которым будет обеспечено автовождение с точностью от 2,5 до 10 см.


Базовая станция, корректирующая спутни-
ковый прием в радиусе покрытия около 5 км

Как это работает? Антенна принимает сигналы в одночастотном режиме от ГЛОНАСС и GPS, сигнал коррекции RTK передается посредством радиоканалов, а на дисплее оператора отображается весь процесс автопилотирования. С помощью дисплея также задаются рабочие параметры, имеется возможность загружать и выгружать необходимые диагностические данные (посредством USB, флеш-карт памяти, GSM-связи), настраивать и калибровать гидрораспределитель и другие исполнительные механизмы.

В целом производители уверены, что благодаря использованию систем навигации до 20 % снижается количество пропусков и перекрытий (уходят неидеальные повороты), экономятся ГСМ, а работа в условиях плохой видимости и в темное время суток становится эффективнее. Практики уверяют, что если снять с оператора нагрузку по рулению, то сбор зерна повышается как минимум на 5 %.


Камера 2 МП на кронштейне зеркала — основа машинного зрения

Но высший пилотаж (для производителя, конечно, а не для механизатора) — РСМ Агротроник Пилот 2.0, первая в мире система автопилотирования на основе гибридной технологии: машинного зрения, ГНСС и RTK. Совмещение технологии машинного зрения, ГНСС и RTK делает работу на сельхозтехнике не только четкой, но и безопасной: RTK — поправки дают точность вождения 2,5 см, а машинное зрение способно распознать препятствие и вовремя остановить трактор или комбайн.

А ведь, по подсчетам Агроаналитического центра РСМ, в год в каждом хозяйстве во время уборочной кампании в среднем происходит одна авария. И «второй пилот» призван максимально избавить от этой проблемы: остановка перед препятствием, а также автоматическая идентификация и классификация типа препятствия происходят на базе технологии машинного зрения.



Датчик потока массы на входе в машину
— контроль загрузки наклонной камеры.
Соответственно, обуславливает регулировку
оборотов ротора, скоростити движения
комбайна и т. д. Он же — оптический датчик
урожайности, отвечает за картирование

Собственно, разница между РСМ Агротроник Пилот 1.0 и РСМ Агротроник Пилот 2.0 как раз в наличии системы машинного зрения. У первой версии этого блока еще нет. Со второй версией «пилота», действительно, можно забыть про рутину, не концентрироваться на рулении и ведении машины, а полностью сосредоточиться на управлении параметрами обмолота (если это комбайн). Согласно собственным исследованиям компании Ростсельмаш, сменная производительность с РСМ Агротроник Пилот 2.0, благодаря разгрузке оператора, взлетает до 30 %. А главное, вероятность столкновения стремится к нулю, сберегая агрегаты, здоровье людей, финансы и время.


Датчик, отслеживающий поток массы на зерновом
элеваторе, поставляет информацию о количестве
зерна в бункере


Но и это еще не все: РСМ Агротроник Пилот 2.0 позволяет не только управлять движением машины, разворотом, поднятием и опусканием адаптера и останавливаться перед препятствием, но еще и распознавать его тип! То есть машине важно не только увидеть, но и понять, что это за объект, какого он размера, как себя поведет и чего от него ждать. В базе распознавания образов нейросети заложено два типа помехи: динамическая (потенциально движущийся объект, даже если он застыл в неподвижности) и стационарная. И в недалеком будущем после идентификации препятствия предполагаются два алгоритма действий агромашины: объехать или остановиться.

Такое распознавание позволяет агрегату самостоятельно объезжать стационарные объекты и выстраивать оптимальную траекторию с поднятием навесного орудия. А если препятствие идентифицировано как динамическое — передавать управление оператору с запросом дальнейших действий с его стороны. Иными словами, механизатор сам должен оценить ситуацию и принять решение, что с этим объектом теперь делать: подождать, пока сам убежит, или начать маневры.

Кстати, распознать стационарный объект тоже не так легко, как кажется на первый взгляд: например, среди стеблей трехметровой кукурузы поди отличи столб от растения. А машинное зрение отличает! В идеале такие препятствия должны быть заранее занесены в карту-предписание, чтобы машина предварительно выстроила логику движения.

Еще одна особенность «второго пилота»: если отсутствует сигнал спутниковой связи, то в авторежиме система переходит на машинное зрение и до момента появления спутника ведет технику по камерам (по валку или кромке поля), но как только связь станет доступной, переключается на прежнюю высокоточную систему.

Как это работает? Так же как и Пилот 1.0, но к точности позиционирования добавляется камера машинного зрения, которая позволяет в беспилотном режиме двигаться по границе поля, следуя контуру валка и избегая столкновений с возможными препятствиями.


«Мозги» умного управления надежно припрятаны рядом
с блоком предо хранителей

Что общего у Пилот 1.0 и Пилот 2.0? Благодаря интеграции с РСМ Роутер (система оптимизации работы транспорта в поле — разработка компании Ростсельмаш) в обоих «пилотах» есть возможность передачи
задания в систему автовождения через платформу Агротроник. И на сегодняшний день во всю линейку систем автовождения Ростсельмаш заложена возможность получать предписания удаленно: в онлайн-режиме карта-задание принимается на бортовой компьютер агромашины, оператор нажимает виртуальную кнопку «принять» и техника начинает двигаться по заранее намеченной траектории, придерживаясь заданного маршрута с точностью до 2,5 см. А еще через РСМ Роутер можно прогнозировать места выгрузки урожая, основываясь на данных бункера, производительности и урожайности, а также заблаговременно отправлять в Агротроник машины-перегрузчика геолокацию выгрузки с точностью до 50 м!

Также оба «пилота» могут генерировать различные сценарии уборки и работы в поле, обозначая места выгрузки зерна: «Прямая АВ», «Контур поля», «Кривая АВ», в свал и в развал, а также движение по рядкам, по кромке и по валкам.


В бункере датчики отслеживают динамику заполнения и на определенной стадии передают
в систему сигнал о прогнозируемом времени и месте выгрузки. То есть куда и во сколько
должен подаваться транспорт для его опорожнения

Есть в семействе РСМ и еще один «пилот» — РСМ Агротроник Пилот 2.1, одна из наиболее простых систем автонавигации. Это управление траекторией движения агромашины по рядкам (на базе датчика рядка). Соответственно, предназначена эта версия для уборки пропашных культур или операций по кормозаготовке, например кукурузы на силос.

Суть проста: оператор заезжает в массив, направляет датчик рядков в междурядье и активирует систему автопилотирования. Датчик касается стеблей левого и правого рядов и передает сигнал в блок управления. Здесь он обрабатывается, и дальше идет команда на мост управляющих колес, которая подсказывает, куда нужно повернуть, левее или правее, чтобы датчик сохранил центральное положение между рядками, по которым идет. То есть задача системы — направлять машину строго по междурядью, а также обеспечивать точное следование прицепной машины по траектории энергосредства.

РСМ Агротроник Пилот 2.1 автоматически управляет траекторией движения с точностью 15 см, осуществляет автоматический разворот с поднятием и опусканием жатки и регулирует скорость.


Уже сейчас для комбайнов на основе датчиков урожайности и влажности
разработана собственная система картирования РСМ Карта урожайности 1.0

В типовой комплект оснащения РСМ Агротроник Пилот 1.0 входят: Ровер (приемник), базовая станция RTK, контроллер («мозги», ставятся под кабину), насос-дозатор (в систему гидравлики для осуществления подруливания) и пылевлагозащищенный дисплей в кабине. Кстати, в качестве дисплея может использоваться любой планшет на базе Android — это интерфейс для оператора: через него осуществляются все настройки.

Соответственно, в базовый комплект оснащения РСМ Агротроник Пилот 2.0 к уже перечисленным «мозгам», приемнику и базовой станции RTK добавляется видеокамера в защищенном исполнении, которую устанавливают на кронштейн кабины самоходной техники спереди. Само собой, сюда же входят насосдозатор и планшет управления в кабине.

Для версии 2.1 станция RTK без надобности, так как машина идет по рядку, но требуется датчик рядков (ставится на жатку). Камера также сюда не входит, зато добавляется датчик угла поворота колес. Остальной комплект остается тем же.

Заявленная компанией Ростсельмаш стоимость одного комплекта Агротроник Пилот 1.0 — 600 тыс. рублей на единицу техники, а РСМ Агротроник Пилот 2.0 — 800 тыс. рублей с учетом доставки, установки и настройки. Неплохо, если учесть, что при закупке подобного оборудования для группы техники на приобретении станции RTK можно сэкономить. То есть на несколько комплектов автопилотирования достаточно одной станции RTK при условии, что данные машины будут работать на одном поле (не более чем в 5 км друг от друга).

Иными словами, хочешь технику Ростсельмаш, новую и умную, — прямо с завода она придет с установленной нужной версией «пилота». Хочешь потом доапгрейдить — пожалуйста. Да еще и групповая работа в смешанном парке приветствуется!

Итак: кажется, в недалеком будущем системами автопилотирования будут оснащать сельхозтехнику по умолчанию. Как в автопроме с магнитолами или бортовыми компьютерами: раньше их устанавливали отдельно, а потом машины стали приходить уже со встроенными девайсами. И сейчас сложно представить новое авто без компьютера и уж тем более без мультимедиа. А там и до замены оператора недалеко. Не нужно глубоко копать, чтобы понять, что Агротроник Пилот 2.0 — это основа для беспилотника.

Текст и фото: Дария Харитонова
0 коментариев оставить комментарий
Загрузка комментариев...