Автоматизированная сельхозтехника требует новых подходов к безопасности

Исследователи из Иллинойсcкого университета (США) сделали обзор современных научных публикаций, посвященных безопасности автоматизированных сельхозмашин. Исследование опубликовано в журнале «Safety» («Безопасность»).

На основе обзора более 60 работ исследователи выделили три главные темы:

• восприятие окружающей среды,
• оценка и снижение рисков,
• человеческие факторы и эргономика.

Большинство исследований посвящено первой фактору — восприятию окружающей среды, то есть тому, как машины воспринимают препятствия в окружающей среде и реагируют на них. Работы же по оценке рисков или эргономике существенно ограничены.

Восприятие окружающей среды

Автономные машины определяют объекты с помощью специальных датчиков. Полученные данные моментально обрабатываются с помощью алгоритмов машинного обучения, чтобы дать команду технике остановиться, снизить скорость движения или изменить его направление. Существует три основных типа препятствий, с которыми должны уметь справляться машины: положительные, отрицательные и движущиеся. Положительные препятствия — это объекты, которые находятся над землей, например, скалы, деревья и здания. Отрицательные препятствия — это те, которые находятся ниже уровня земли, например, канавы и ямы. Движущиеся или динамические препятствия — это те, которые появляются внезапно, например, человек, животное или другая движущаяся техника. Эти препятствия могут сильно варьироваться в зависимости от типа сельхозкультуры, особенностей местности и погодных условий.

Ученые в своих работах уделяют большое внимание широкому спектру различных типов рецепторов и датчиков, включая трехмерные лазерные сканеры, ультразвуковые датчики, дистанционное зондирование, стереовидение, тепловые камеры, камеры высокого разрешения и многое другое. Каждый тип имеет свои преимущества и ограничения, а наиболее эффективные подходы включают в себя комбинацию различных методов. В литературе отмечается тенденция к использованию нескольких типов датчиков, а не только одного. Этого же направления придерживается большинство компаний. Это имеет смысл для сельскохозяйственных машин, учитывая очень динамичные условия, в которых они работают.

Однако остается еще много вопросов, требующих решения. Например, датчики должны быть достаточно чувствительными, чтобы немедленно остановиться при появлении человека или другого объекта. Но если машина остановится, а фермера не будет рядом, нужно ли будет возвращаться, чтобы проверить датчик и перезагрузить машину? Это особенно сложно, когда речь идет о быстро движущихся препятствиях, таких как пролетающая белка или птица.

Автономная сельхозтехника сталкивается с теми же проблемами, что и самоуправляемые автомобили, но есть и заметные различия. Например, сельское хозяйство представляет собой более сложную среду, чем городское вождение, где дороги структурированы и размечены. Однако, нестабильное поведение других водителей вызывает беспокойство на городских дорогах, но в меньшей степени на сельскохозяйственных полях.

Оценка и снижение рисков

Вторая тема, которая занимает ученых в отношении автономной сельхозтехники — методы и стратегии оценки рисков. Но она рассматривается лишь в нескольких исследовательских работах. Это неудивительно, потому что большинство систем, используемых в инженерии для оценки рисков, опираются на исторические данные. Этого пока не существует для автономных систем в сельском хозяйстве; в открытом доступе мало данных о том, как они работают и каковы присущие им риски.

Исследователи из Иллинойса считают, что существующие стандарты безопасности не очень подходят для автономных систем. Но в настоящее время предпринимаются значительные усилия по пересмотру существующих стандартов, так что через несколько лет появятся новые и пересмотренные стандарты.

Человеческий фактор и эргономика

Исследователи выявили ограниченное количество работ по третьей теме - человеческим факторам и эргономике.

Это особенно сложный вопрос в сельском хозяйстве. В большинстве производственных отраслей взаимодействие человека и робота может быть сведено к минимуму. Но некоторые сельскохозяйственные роботы, такие как комбайны и подборщики, предназначены для работы в одном пространстве с человеком. В немногочисленных работах на эту тему взаимодействие человека и робота рассматривалось с точки зрения эргономики, с упором на то, как улучшить конструкцию машин для обеспечения безопасности.

Хотя автономные роботы являются развивающейся технологией, некоторые машины уже доступны на коммерческой основе. Автоматизированные сельскохозяйственные машины, несомненно, станут неотъемлемой частью современного АПК в ближайшие несколько десятилетий, и надежные системы безопасности имеют решающее значение для их широкого внедрения.