Беспилотный трактор своими руками

Как сделать автономный трактор (+ видео)

Канадский фермер Мэттью Раймер самостоятельно собрал автопилот для своего трактора с использованием доступного аппаратного и программного обеспечения. Предлагаем вашему вниманию рассказ о своем проекте автономного трактора от самого автора разработки.

Проблема: Трудно найти хорошего работника на ферму, чтобы возить телегу с зерном в течение нескольких недель каждый год. Кроме того, это довольно скучная работа, выполнять которую никто на самом деле не хочет.

Решение: Встройте систему автопилота от беспилотных летательных аппаратов в свой трактор, чтобы сделать его автономным.

В течение многих лет я думал, как сделать автономной тракторную тележку для перевозки зерна. Это простая, циклически повторяющаяся задача, которая хорошо подходит для управления с помощью компьютера при перемещении трактора по полю. В качестве аппаратной части я решил использовать автопилот PixHawk и доступную платформу Arduino. В программной частя я использовал Ardupilot и DroneKit-Python, который относится к удаленному управлению беспилотниками.

Этот проект начал работу в январе 2015 года. К осени 2015 года наработки удалось использовать в полевых условиях. С тех пор я продолжал вносить улучшения. Самые большие изменения коснулись исполнительных механизмов в кабине трактора для работы с помощью цифровой логики, размещенной в отдельном блоке. Потребовалась существенная доработка программного обеспечения, управляющего теперь трактором, который по-прежнему нуждается в проверке и отладке перед уборкой урожая этого года.

И сейчас много работы предстоит еще сделать как по аппаратным средствам, так и по разработке программного обеспечения. Использование компонентов с открытым исходным кодом позволяет другим участникам легко подключиться к этому проекту. Проект находится на завершающей стадии и уже приносит экономическую выгоду на собственной ферме автора.

Вот видео, которое показывает трактор на работе осенью прошлого года. Пожалуйста, обратите внимание, что трактор полностью автономный, за исключением выгрузки зерна в грузовик, 1:06 на видео.

Источник

7 концептов беспилотных тракторов

Беспилотные тракторы пока еще не работают на полях фермеров и холдингов – это в основном концептуальные проекты, которые находятся в стадии тестирования. Однако многие компании и отдельные энтузиасты уже построили свои концепты и в ближайшем будущем эти беспилотные тракторы можно будет не только увидеть, но и купить.

Беспилотные тракторы от ведущих производителей

В этом направлении дальше всех продвинулась компания Case IH со своим бескабинным Autonomous Concept Vehicle, видео о работе которого появилось на YouTube ровно год назад, а презентация в Европе прошла на парижской выставке SIMA. В интернете пока нет информации о том, что этот трактор можно купить, а на украинском сайте компании в разделе «Наші продукти» каких-либо упоминаний об этом тракторе нет.

Также разрабатывают свои концепты беспилотных тракторов такие известные компании как New Holland и John Deere. Однако их концепты предполагают наличие водителя в кабине трактора. Например, New Holland NH Drive представляет собой обычный на вид трактор, оснащенный набором датчиков и камер, которые позволяют фермерам отдыхать в кабине, пока трактор делает всю работу самостоятельно. Если радары или LIDAR-датчики заметят препятствие на пути трактора, программное обеспечение обратится за помощью к водителю, который должен будет выбрать наилучшую траекторию движения трактора (здесь).

В рамках выставки АгроЭкспо-2016 был продемонстрирован беспилотный трактор John Deere 8320R, оснащенный целым рядом систем, превращающих трактор в беспилотник. Главная система автоматического вождения – AutoTrac – работает полностью в автоматическом режиме: оператор берется за руль только при разворотах в конце гона или при объезде препятствий (здесь).

Российские разработки

Пытаются реализовать идею создания беспилотного трактора и в России. Компания Cognitive Technologies летом 2016 г. провела в Татарстане первые испытания беспилотных тракторов с системой компьютерного зрения собственной разработки. По словам разработчиков, испытания беспилотного трактора продолжатся примерно полтора года (здесь).

В сентябре прошлого года российская компания Avrora Robotics сообщали о начале испытаний в Рязанской области своих первых роботизированных бескабинных тракторов «Агробот». На сайте компании есть презентация этого проекта, но нет информации о серийном производстве этих тракторов.

Летом 2017 г. международная команда, в состав которой входят и учёные Уральского федерального университета продемонстрировала свой беспилотник в Екатеринбурге. Разработчики считают, что в случае участия в программе государства к 2020 г. в России уже может быть обработано такими тракторами около 400 тысяч квадратных посевных площадей (что такое «тысяч квадратных посевных площадей» – загадка; оригинал здесь). По расчётам, эффект от её реализации составит не менее 20–30 миллиардов рублей за счёт внедрения роботизированных производственных комплексов.

Канадская платформа

Интересный концепт беспилотного «трактора» создал канадский инженер Норберт Божот. Он построил автономную полевую платформу DOT, которой, в отличие от обычного трактора, не требуется высокий уровень тяги, полный привод, оси, кабина, и, конечно же, оператор. Предприниматель впервые показал платформу DOT на сельскохозяйственной выставке в Западной Канаде. Но уже сейчас надеется на то, что устройство может стать популярным среди фермеров, и после окончательных испытаний он готов наладить его серийное производство уже к 2018 г. (здесь)

Беспилотные тракторы в полях Украины

До сих пор не известно самое главное – цена беспилотного трактора. Скорее всего, украинские фермеры не смогут себе позволить купить такую технику. Например, по оценкам специалистов Cognitive Technologies, стоимость программно-аппаратного комплекса беспилотного зрения составляет не более 15% от стоимости трактора. Если же поставить на трактор полноценный лидар (лазерный радар), то стоимость техники существенно возрастет.

Агрохолдинги также вряд ли будут спешить с покупкой беспилотников, так как сейчас весьма ограничены в доступе к кредитному финансированию. К тому же не стоит забывать, что практически все новинки нуждаются в доработке, поэтому вряд ли украинские аграрии захотят за свой счет принимать участие в этом эксперименте разработчиков. Вероятно, первые образцы такой техники появятся на украинских полях через несколько лет.

Обслуживание такой техники потребует найма высокооплачиваемых специалистов. Поэтому основными покупателями таких тракторов будут сервисные компании, которые будут предоставлять аграриям услуги по обработке почвы.

Источник

Беспилотный трактор своими руками

Технологии автономного управления транспортными средствами охватывают все больше и больше сфер деятельности человека. По европейским дорогам уже курсируют беспилотные грузовики, проходят испытания роботизированные мусоросборщики и тестируются множество самоуправляемых автомобилей по всему миру. Рано или поздно, это должно было случиться с сельскохозяйственными машинами и, похоже, первый опыт получился достаточно удачным.

Идея оснастить своего «железного коня» функцией автопилота пришла в голову канадскому фермеру Мэттью Раймеру (Matt Reimer) из провинции Манитоба. Своими руками он установил на трактор John Deere 7930 софтверное и аппаратное обеспечение, позволившее сделать из машины полноценный беспилотник.

«Я люблю отдыхать на природе, кататься на каноэ и увлекаюсь мотокроссом. Недавно я решил «хакнуть» трактор на моей ферме и этот процесс увлек меня. Мой беспилотный трактор я делаю, используя программное обеспечение с открытым исходным кодом», — пишет о себе канадец на странице проекта.

В качестве аппаратной части проекта изобретатель использовал популярный среди авиамоделистов автопилот PixHawk, а также платформу Arduino. Программная часть состоит из автопилота Ardupilot, программы удаленного управления беспилотником по протоколу MAVLink DroneKit-Python и самостоятельно написанного программного кода для непосредственного управления узлами трактора.

Поскольку в данной модели автономного трактора большая часть управляющих сигналов, включая поворот рулевого колеса и переключение передач, передаются при помощи электроники, фермеру не понадобились специальные компоненты для взаимодействия с механическими органами управления. Ранняя версия автопилота представляла собой Arduino, припаянные напрямую к проводке трактора, однако позднее фермер доработал систему. В итоговом виде автопилот умещается в отдельный короб с кабелями, которые можно отсоединить от рулевой колонки и консоли с кнопками.

По словам создателя трактора-беспилотника, идея создать автопилот возникла у него из-за сезонной потребности найма временного водителя на время уборки зерновых — на протяжении двух недель задача временного водителя вести трактор с прицепом рядом с комбайном. Как отмечает Мэттью Раймер, это скучная и малооплачиваемая временная работа, к тому же подобные временные помощники нужны одновременно всем фермерам и найти кого-то крайне тяжело.

Несмотря на то, что трактор способен автоматически ехать рядом с комбайном, для выгрузки зерна в грузовик фермер по-прежнему самостоятельно садится за руль. По словам разработчика, проект по-прежнему находится в стадии доработки, поэтому некоторые улучшения он намерен протестировать в наступающем сезоне.

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Источник

Космические тракторы. Как беспилотные комбайны ходят по полю с точностью до 3 см

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.

Источник