Уже сейчас один человек может управлять целым роем сельхозмашин. Но беспилотный комбайн или трактор — только первый шаг к созданию полноценной инфраструктуры «Умного земледелия».
Маленький красный трактор-робот с инновационной системой беспилотного управления впервые показали на международной выставке ИННОПРОМ. Разработчики системы из НПО автоматики (НПОА, входит в состав госкорпорации «Роскосмос», Екатеринбург) выбрали эту небольшую машинку в качестве платформы, учитывая размеры павильонов выставки.
Настоящие испытания комплекс беспилотного управления проходит на комбайновой зерноуборочной технике. Эта разработка — часть большого инновационного проекта «Умное земледелие». Проект направлен на массовое использование беспилотных технологий и высокоточной навигации в сельском хозяйстве. Ожидается, что это в разы увеличит производительность труда на селе.
Как это работает
Система беспилотного управления обеспечивает высокоточную навигацию комбайна на поле: точность его позиционирования составляет порядка трех сантиметров. Такого удивительного результата удалось достичь с помощью использования всего комплекса технологий: инерциальной навигации, систем спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС, а также «технического зрения» на основе нейросетей. Чтобы обеспечить качественное машинное зрение, достаточно одной стереокамеры, которая устанавливается на корпус комбайна. Получаемое с нее объемное изображение обрабатывает искусственный интеллект.
«На многих полях в России отсутствует сигнал GSM. Нам пришлось разработать свою базовую станцию, которая способна выдавать поправки по навигации в условиях полного отсутствия сотовой связи. Это существенное конкурентное преимущество», — говорит советник генерального директора НПОА Алексей Соловьев.
В дальнейшем коммуникация между управляющими центрами и работающей на полях техникой будет осуществляться по российским каналам спутниковой связи, что позволит совсем не зависеть от уровня сигнала GSM. Цифровое сельское хозяйство может стать очень серьезным заказчиком в российском проекте глобальной спутниковой системы связи «Сфера», а также услуг дистанционного зондирования земли.
Комплекс беспилотного управления постоянно обменивается информацией с системами комбайна по цифровой шине. Это позволяет в любой момент времени контролировать его техническое состояние.
Поворотом комбайна управляет специальное подруливающее устройство. Оно устанавливается на руль и поворачивает его подобно человеку, только с помощью электродвигателя.
Рой машин
«Изначально мы планировали устанавливать системы беспилотного управления на новые комбайны. Но потом поняли, что ориентироваться надо прежде всего на уже существующий парк техники у аграриев. Сейчас суммарно около 300 тыс. тракторов и комбайнов находятся в полях, а новых производится всего около 25 тыс. в год. Поэтому мы оперативно доработали систему, чтобы она могла устанавливаться на уже существующую технику, то есть сделали комплект универсальным. Его можно установить на трактор или комбайн любого производителя», — объясняет генеральный директор НПО автоматики Андрей Мисюра.
Установка системы не требует вмешательства в конструкцию машины, потому никакие проблемы с гарантийным обслуживанием техники, которая стала беспилотной, впоследствии не возникнут.
Система построена по модульному принципу и может быть по необходимости задействована полностью или частично. В режиме полного беспилотного режима комбайн самостоятельно запускается по команде в удаленном режиме, выходит на трек и следует по нему, выполняя необходимые операции. Оператор в этом случае нужен только для доставки комбайна на поле (беспилотным машинам пока нельзя выезжать на дороги общего пользования).
Есть режим ассистирования, когда машиной управляет комбайнер. Система выдает ему рекомендуемые параметры работы и помогает выдерживать нужный курс. В таком режиме возможна работа по принципу «роя» сельхозмашин, когда ведущая машина управляется человеком, а за ней двигаются ведомые беспилотные комбайны.
Конечно же, остается доступным и третий режим — когда комбайном полностью управляет человек.
«Команда специалистов менее чем за день может перевести любую сельхозтехнику на управление данной системой. Устанавливаются датчики, контроллер, антенны, камера, подруливающее устройство. По времени это как автосигнализацию поставить на автомобиль в сервисе. Там не надо вмешиваться в механику, это легкомонтируемое навесное оборудование», — говорит Андрей Мисюра.
«Цифра» и люди
История «Умного земледелия» началась с сотрудничества с российским предприятием «Ростсельмаш». НПОА работает с ростовчанами с 2004 года, разрабатывает и поставляет все цифровые системы управления для этого ведущего производителя агротехники. А это порядка 17% мирового рынка и около 70% российского. В 2017 году «Ростсельмаш» предложил НПОА разработать систему беспилотного управления на свой современный комбайн Torum 760. Уже в конце 2018 года специалисты НПОА успешно испытали ее в Краснодарском крае.
Сегодня НПО автоматики разрабатывает технологии беспилотного управления сельскохозяйственной техникой по техническим заданиям не только «Ростсельмаша», но и Петербургского тракторного завода, белорусского «Гомсельмаша» и других крупных машиностроительных предприятий.
Беспилотный комбайн — только первый шаг к созданию полноценной инфраструктуры «Умного земледелия». Необходима единая цифровая платформа, единые стандарты и протоколы связи между всей задействованной в сельском хозяйстве техникой самых разных производителей, единые правила и требования к ней.
Появление такой инновационной системы на полях позволит существенно снизить число задействованных в управлении сельскохозяйственной техникой людей. Предполагается, что у них появятся совсем другие задачи. Это задачи по управлению кластерными системами, объединяющими множество единиц техники. Это уже операторская работа, которая потребует повышенной квалификации, но в результате переподготовки персонал сельхозпредприятий в разы повысит собственную производительность труда. Ведь раньше и станки с числовым программным управлением вызывали на предприятиях некоторую опаску и недоверие.
Высвобожденные за счет внедрения беспилотных систем рабочие руки должны позволить ввести в севооборот дополнительные пахотные площади и существенно нарастить объемы производства сельскохозяйственной продукции.
Комбайны в чем-то опередят автомобили
Пробные проекты по использованию беспилотной техники будут запущены на территориях Республики Татарстан, Рязанской, Белгородской и Ярославской областей.
«Испытания будут проходить в реальных условиях работы хозяйств. Группа наших специалистов выезжает на место, оборудует технику, обучает персонал, после этого мы уезжаем и затем вместе с заказчиком непрерывно отслеживаем все рабочие процессы. У таких систем очень большой экспортный потенциал. Это Казахстан, Таджикистан, Индия — вторая страна в мире по количеству плодородных земель. Она вообще может стать нашим главным заказчиком проектных решений, если мы будем предлагать действительно комплексные решения. По беспилотной технике, по системам прогнозирования урожая, картированию урожайности. Например, доходы от экспорта технологий «умного» земледелия в Голландии соизмеримы с доходами от экспорта российской нефти», — считает Алексей Соловьев.
Беспилотные разработки НПО автоматики можно использовать и в автомобилях. Технологически ничего сложного здесь нет.
«Мы готовы переходить и на автомобили, существенной разницы в технологиях нет. Но в случае с беспилотными автомобилями очень много сдерживающих факторов — много чего нужно поменять законодательно, чтобы беспилотники выехали на дороги общего пользования. Мы понимаем, что в первую очередь беспилотной станет сельская техника, промышленная техника, трамваи и поезда. Поэтому это первое, с чего надо начинать», — говорит Алексей Соловьев.
Мировой рынок интеллектуальных систем для АПК, по данным крупнейших мировых маркетинговых агентств, уже к 2025 году составит $4,34 млрд. Ежегодный прогнозируемый рост — 13,6%. «Умное» сельское хозяйство, согласно мировому рейтингу потенциального позитивного эффекта глобальных технологий, занимает 1-е место в мире.
