Krone i Lemken pokazały autonomiczne 230 KM

W tytule nie bez kozery brakuje słowa ciągnik autonomiczny. Pomysłodawcy projektu Combined Powers (z ang. połączone moce) wyszli bowiem z założenia, że na polu maszyna jest ważniejsza od traktora i to ona powinna nim zarządzać. Dlatego firmy Krone i Lemken wspólnie zbudowały pojazd określany skrótem VTE, który jest po prostu autonomiczną "jednostką napędową na kołach" zagregowaną z maszyną, która jest najważniejsza. Człowiek na polu nie jest potrzebny, a jego rola sprowadza się głównie do kontroli działania systemu, zarządzania jego pracą.

Z drugiej strony dla postronnego obserwatora, jest to po prostu ciągnik autonomiczny pracujący ze sprzętem rolniczym. Niezależnie od perspektywy, fakt jest taki, że 19 maja 2022 r. w północno-zachodnich Niemczech odbył się pokaz polowy pracy tych innowacyjnych pojazdów.

Pojazdów, bo były dwa ‒ robot w kolorze niebieskim pracował z maszynami firmy Lemken, a w kolorze zielonym z maszynami firmy Krone. W rzeczywistości to bliźniaki powstałe w ramach wspólnego projektu (Combined Powers) tych znanych potentatów sprzętu rolniczego, którzy nie oglądając się na producentów ciągników poszli własną drogą. Wyznacza ją zespół składający się z 20 inżynierów.

Od rolnictwa wymaga się więcej

Według danych przedstawionych przez firmy Krone i Lemken, liczba gospodarstw rolnych w Niemczech w ostatnich 15 latach zmniejszyła się o połowę, ale średnia powierzchnia statystycznej farmy została podwojona. Wyraźny trend widać również w zakresie wydajności gospodarstw, bo dzisiaj jeden rolnik produkuje żywność dla 150 osób. Jeszcze 30 lat temu było to 75 osób, a 60 lat temu 15 osób. Wynika z tego, że co 20-30 lat wydajność gospodarstwa zostaje podwojona. Z drugiej strony w rolnictwie z roku na rok coraz bardziej brakuje rąk do pracy. Problem ten dotyczy zwłaszcza wykwalifikowanych operatorów nowoczesnych ciągników i maszyn rolniczych.


Wymienione zmiany dotykające rolnictwo zadecydowały o podjęciu współpracy pomiędzy firmami Krone i Lemken. Szefowie tych markowych producentów sprzętu rolniczego doszli bowiem do wniosku, że w niedalekiej przyszłości zadaniem rolnika będzie zarządzanie i kontrolowanie pracy maszyn autonomicznych. W większych przedsiębiorstwach rolę taką pełnić będą dzisiejsi kierownicy lub operatorzy ciągników, a w mniejszych ich właściciele. Projekt Combined Powers jest więc odpowiedzią na zmiany zachodzące w rolnictwie i ma przeciwdziałać rosnącemu niedoborowi wykwalifikowanej siły roboczej w tym kluczowym sektorze gospodarki każdego kraju.

Rolnik lub pracownik gospodarstwa wielkotowarowego nie będą już musieli spędzać wielu godzin w kabinach ciągników podczas prac polowych. Zamiast tego dzisiejsi kierowcy mogą stać się operatorami systemu, którzy kontrolują i monitorują jego działanie. Co ważne praca będzie wykonywana w razie potrzeby i możliwości związanych z warunkami polowymi 24 godziny na dobę z niezmiennie wysoką dokładnością. Dzięki takiej automatyzacji efektywność pracy rolnika wzrośnie i tym samym będzie możliwe kolejne podwojenie wydajności gospodarstw, co pozwoli wyżywić rosnącą populację ludzi.


Wystartowali w 2017 roku

- W 2017 r. w wielkiej tajemnicy połączyliśmy siły, aby wspólnie wejść na wyższy poziom automatyzacji rolnictwa - wyjaśnia Jan Horstmann, szef działu elektroniki w firmie Krone. - Produkujemy maszyny, które ze sobą nie konkurują. Wręcz przeciwnie nasze oferty się uzupełniają i dzięki temu tworzymy silny sojusz - dodaje Nikola Lemken, szefowa firmy Lemken. W związku z zakresem produkcji firm Krone i Lemken, projekt Combined Powers opierał się na zbudowaniu pojazdu autonomicznego do prac: na użytku zielonym (koszenie, przetrząsanie i zgrabianie maszynami Krone) oraz na polu (orka, uprawa i siew sprzętem Lemken).

W 2021 r. na testy trafił pierwszy prototyp, który pomalowany był w kolorach maskujących. Pracował z różnymi maszynami i po tych próbach podjęto decyzję o zbudowaniu kolejnej wersji tej autonomicznej „jednostki napędowej” na czterech równych kołach. W efekcie zmian powstał pojazd o mocy 230 KM uzyskiwanych z silnika Diesla MTU spełniającego normę emisji spalin Stage V. Pozwala na to wykorzystanie m.in. systemu SCR, co oznacza wykorzystywanie płynu AdBlue.


Napęd na koła i WOM jest jednak elektryczny, bo zastosowano generator prądu. Dzięki temu rozwiązaniu wpisującemu się w trend rozwoju motoryzacji, możliwości precyzyjnej zmiany prędkości jazdy pojazdu w niczym nie ustępują najlepszym skrzyniom bezstopniowym. Ponadto napęd elektryczny ma przewagę nad przekładniami wykorzystującymi podczas pracy pompę i silniki hydrauliczne, bo ich po prostu nie potrzebuje. Budowa układu napędowego jest więc prostsza, co pozwala sądzić, że będzie trwały i niewymagający częstego serwisowania. W przyszłości silnik Diesla może zostać zastąpiony akumulatorem lub silnikiem wodorowym.

Gabaryty pojazdu autonomicznego w barwach firm Krone i Lemken są całkiem spore. Jego szerokość wynosi 2,7 m, a wysokość 2,6 m. Natomiast masa zależna jest od kompletacji pod daną maszynę i mieści się w przedziale od 7,5 t do 8 t. Ostatecznie o trakcji decydują 4 równe opony w rozmiarze 650/65 R38.

W prezentowanych modelach było to ogumienie niskociśnieniowe marki Trelleborg serii TM 1000. Firmy Krone i Lemken podkreślają, że zbudowały taki pojazd, który wpisuje się w zapotrzebowanie na moc ich obecnie produkowanego sprzętu rolniczego. Nie są to oczywiście maszyny największe, ale używane w średniej wielkości gospodarstwach. Podczas pokazu polowego autonomiczny pojazd Krone zagregowany był z kosiarką czołową Krone EasyCut F 400 Fold o szerokości roboczej 4 m oraz przetrząsaczem Vendro 820 o szerokości roboczej 8,2 m. Natomiast autonomiczny pojazd Lemken pracował z kultywatorem Karat 10 o szerokości roboczej wynoszącej 3,0 m oraz 8-rzędowym siewnikiem punktowym Azurit 10 K 8.

Podążanie ścieżką TIM

Jak wspomnieliśmy, Krone i Lemken od początku założyły, że maszyna jest ważniejsza od ciągnika i to ona powinna nim zarządzać. Punktem wyjścia do tej ścieżki rozwoju było rozwiązanie znane pod skrótem TIM (Tractor Implement Management), które pozwala na komunikację pomiędzy maszyną i ciągnikiem. Kolejność jest tutaj bardzo istotna, bo informacje przekazywane są z wykonującego pracę sprzętu do traktora. Technologia ta będąca rozwinięciem systemu ISOBUS, czyli uniwersalnego języka wymiany danych w formie elektronicznej pomiędzy maszynami rolniczymi, znana jest do tej pory m.in. z możliwości zatrzymania tradycyjnego ciągnika przez prasę zwijającą po napełnieniu jej komory w celu wyrzutu beli. Takie spojrzenie na rolę ciągnika  podczas pracy polowej uznano za podstawowy warunek osiągnięcia optymalnych wyników projektu Combined Powers.

Naszym zdaniem największym wyzwaniem zrobotyzowanej pracy polowej jest zastąpienie operatora w zakresie ciągłej oceny jakości pracy maszyny. Nie jest już bowiem problemem sama jazda autonomiczna i zachowanie bezpieczeństwa podczas tej pracy, ale właśnie kontrola pracy maszyny, za którą dzisiaj odpowiada operator ciągnika. Projekt Combined Powers przewiduje, że ma go zastąpić technologia oparta na czujnikach. Ich zadaniem będzie monitorowanie stanu zadanej pracy oraz wykrywanie awarii i uszkodzeń elementów roboczych maszyny. Wydaje się jednak, że inżynierów czeka jeszcze daleka droga, aby stworzyć system, który w czasie rzeczywistym oceni, czy np. uderzenie zęba uprawowego w kamień spowodowało uszkodzenie, które wymaga natychmiastowej naprawy.

Innym wyzwaniem jest przekazywanie z maszyny do pojazdu autonomicznego informacji, które spowodują zmianę jego prędkości jazdy lub w przypadku pługa Vario zmianę szerokością orki. Dzieje się to automatycznie i jest odpowiedzią na zmieniające się warunki glebowe czy kształt pola. Rozwiązania takie na rynku już jednak działają więc ich wdrożenie do projektu Combined Powers dla różnych maszyn wydaje się być tylko kwestią czasu. Oczywiście w tym przypadku najważniejszy jest system czujników zamontowanych na pracującym sprzęcie. Firma Krone ma już takie rozwiązanie opracowane dla swoich wybranych pras i prasowijarek, a firma Lemken dla pługa. Zdobyte doświadczenia ułatwiają więc prace nad wdrożeniem technologii TIM do innego sprzętu rolniczego, który w projekcie Combined Powers tworzy z "jednostką napędową na kołach" właściwie jedną maszynę samojezdną - inteligentny pojazd roboczy.

Bezpieczeństwo na miejscu pierwszym

Inżynierowie zajmujący się projektem Combined Powers cały czas pracują nad  adaptacją metod z robotyki mobilnej i sztucznej inteligencji do potrzeb maszyn rolniczych w celu stworzenia wydajnego i bezpiecznego systemu. Właśnie bezpieczeństwo jest na miejscu pierwszym i oczywiście pojazd autonomiczny jest wyposażony w liczne i rozbudowane systemy czujników, które monitorują najbliższe otoczenie i zagregowaną maszynę. Szczególną uwagę poświęcono tematowi autonomicznej nawigacji, gdzie oczywiście wykorzystano komponenty istniejących systemów kierowania automatycznego. W celu zwiększenia niezawodności systemu zastosowano dwa odbiorniki sygnału nawigacji satelitarnej.

Podczas pokazu sterowanie pojazdem autonomicznym z pilota radiowego pozwalało m.in. zmienić sprzęt, z którym pracował.. Docelowo zostanie on zastąpiony urządzeniem mobilnym, które pozwoli na pełną obsługę i monitorowanie pracy pojazdu autonomicznego. Natomiast do wysyłania zadań i zapisywania raportów z ich realizacji oraz innych danych będzie wykorzystane znana platforma Agrirouter, która jest centrum wymiany danych pomiędzy różnymi firmami działającymi w branży rolniczej.
 

• Artykuł ukazał się w "Rolniczym Przeglądzie Technicznym". ZAPRENUMERUJ