底特律(路透社) – 约翰迪尔公司周二表示,今年将开始商业交付这项技术,该技术使拖拉机能够在驾驶室中没有操作员的情况下耕种田地,这是北美顶级拖拉机制造商在多年努力实现农业工作自动化之后的第一次。
迪尔计划 Deere 的首席技术官 Jahmy Hindman 告诉路透社,今年推出了一个小批量产品,为 12 到 20 台机器提供系统,然后扩大规模。 他说,该公司正在权衡是否出售、出租或以订阅套餐的形式向农民提供该技术,该套餐可以允许随着硬件和软件的发展进行升级。 Hindman 说,用于自动耕作的摄像头和计算机可以在一天内安装在现有的拖拉机和耕耘机上。
迪尔和卡特彼勒等其他设备制造商在技术上投入巨资,以实现农用拖拉机和采矿机械等非公路车辆的自动化。 在农业部门,寻找工人操作拖拉机是一个长期问题,因大流行而变得更加严重。
对于农用设备行业而言,Deere 的商业发布是其已进行了近 XNUMX 年的旅程中的重要一步,从使用卫星定位开始,然后是驾驶员仍在驾驶室中的免提操作。 Hindman 说,Deere 一直在测试全自动拖拉机三到四年。
虽然自动拖拉机不必与行人、城市交通的混乱或高速公路安全法规抗衡,但 Hindman 表示,自动驾驶拖拉机确实需要能够准确导航、避开障碍物并精确控制舵柄等设备。 Deere 最初的自动拖拉机将在前后使用立体摄像头,并可以通过智能手机应用程序将摄像头看到的图像发送给农民或设备操作员。 操作员可以将拖拉机带到田地,在智能手机屏幕上滑动,机器将在编程的路径上启动。
拖拉机的计算机视觉系统将监控舵柄,舵柄上安装有镜子,将植物茬倒进地下。 如果其中一个小腿碰到岩石并向上倾斜,远程操作员将可以看到镜子反射的变化。 Hindman 说,Deere 正在致力于自动化其他农场操作,喷洒可能是自动化的下一个目标。
自行驾驶的拖拉机并不新鲜 明尼苏达州农民道格·尼姆兹. 但四年前,约翰迪尔为他 2,000 英亩的玉米和大豆农场带来了一种全新的机器。 那辆拖拉机不仅可以自己驾驶,而且甚至不需要驾驶室里的农民来操作。
事实证明,这台 44,000 磅的机器是约翰迪尔的第一台全自动拖拉机,而 Nimz 是世界上最早尝试它的人之一。 他的农场充当了试验场,让约翰迪尔的工程师在过去几年中不断进行更改和改进。 周二,世界其他地方将成品拖拉机视为公司业务的核心。 CES 2022 新闻发布会。
“需要一段时间才能适应,因为......首先,你只是看着它有点惊讶,”尼姆兹说,他在 XNUMX 月一个刮风的下午说自己“非常、非常感兴趣”但也“有点怀疑” ”在他的农场使用约翰迪尔的机器之前的自主技术。 “当我真正看到它开车时......我说,'好吧,天哪,这真的会发生。 这真的会奏效。'”
全自动农业设备的出现为人类与机器之间长达百年的竞赛带来了转折。 从汽车工厂到 Amazon Go 便利店,自动化的兴起引发了人们对机器人最终会消灭数百万个工作岗位的担忧。 但在农业国家,那里的工人供不应求,年轻人正在搬到城市,自治可能是确保种植足够的食物来养活世界的唯一途径。
Nimz 不再怀疑,而是渴望在农场经营的几乎所有部分都实现自治。 “这只会让我的生活更轻松,”他说。 XNUMX 月份,我在明尼苏达州的 Blue Earth 早早地看到了正在运行的拖拉机——甚至在机器耕种 Nimz 的田地时也一路骑行。 拖拉机是“每次都能按时完成工作并以高质量完成工作的方式”, Deere & Co. 的首席技术官 Jahmy Hindman 在我访问明尼苏达州期间说。 “它已经酝酿了 20 年。”
骑单人
约翰迪尔并不是第一家开发自动拖拉机的农业设备制造商。 但作为世界第二大农业设备制造商,它是最引人注目的制造商之一。 其标志性的绿色拖拉机在农村随处可见,该公司凭借其服装和玩具拖拉机系列赢得了年轻粉丝的青睐。
CES 2022 标志着约翰迪尔在拉斯维加斯科技展上的第四年,该公司努力向新观众展示其机器中的先进技术。 该公司并没有制造全新的机器,而是推出了可以添加到其广受欢迎的 8R 410 拖拉机上以实现完全自主的设备。 两个盒子——一个在前面,另一个在后面——包含总共 12 个立体摄像头和一个 Nvidia GPU,让农民可以通过智能手机控制机器,通过轻扫按钮启动它并观看实时视频作为机器穿过田野。
约翰迪尔的拖拉机 已经能够自行驾驶了二十年 - 直到农民仍然坐在车轮后面。 与过去 20 年来一直驾驶本田思域的人相比,这一事实使得农民转向全自动拖拉机的难度更大。 虽然约翰迪尔可能很受欢迎,但它也面临着一些麻烦。 10,000 月,大约 XNUMX 名工会工人结束了为期五周的罢工,为他们赢得了更好的工资和福利。
对约翰迪尔拖拉机的持续批评之一是价格,而新的自主系统不会便宜。 一台普通的 8R 拖拉机和 2430 凿式犁将使农民返还超过 500,000 美元。 约翰迪尔最初将出租已经添加了自主设备的拖拉机,但在 CNET 与该公司会面时,它尚未确定添加自主设备的价格。 Hindman 说这将是“重要的”——高达设备总成本的 10%,或高达 50,000 美元。 这可能会困扰一些农民,他们中的许多人已经对约翰迪尔拒绝让他们修理自己昂贵的拖拉机感到恼火。
起初,新的拖拉机系统只能耕种田地,这是翻地以将最近收获的作物的养分返回土壤的过程。 一些农民——时间紧迫且缺乏工人——跳过了这个过程,但这使他们更加依赖化学品来帮助他们的作物生长。 通过自动化耕作任务,约翰迪尔希望从农民一长串的职责清单中去掉一项责任。 在耕作方面,如果自动驾驶拖拉机出现问题,生产者有时间在春季播种前解决问题。 John Deere 将其视为最简单的自动化任务。
约翰迪尔生产和精密农业生产系统副总裁迪安娜科瓦尔说,农民“越来越多地要求”。 “他们只是想弄清楚如何在没有人坐在座位上的情况下完成更多的工作。”
不重新发明轮子
约翰迪尔的自主之路始于几十年前。 在 1990 年代中期,它引入了 卫星全球定位系统 在拖拉机中帮助农民进行精准农业,这是能够洞察土壤中正在发生的事情,以便更有效地利用气体、肥料和种子。 十年后,Deere 的 StarFire GPS 接收器变得足够准确,可以让拖拉机自行驾驶。
约翰迪尔 (John Deere) 的自动驾驶高级产品经理乔·利弗 (Joe Liefer) 表示,约翰·迪尔 (John Deere) 使用 8R 是因为它是该公司最受欢迎的中耕拖拉机,而且它已经“几乎准备好了自动驾驶”。 “我们已经有能力对拖拉机的液压和机械功能进行电子控制,这是远程操作所必需的,”他说。 今年的计划是让有限数量的农民使用自治系统。 在最初推出期间,Deere 将向大约 10 到 50 家生产商租用一台完整的拖拉机和凿式犁,这些生产商的农场拥有稳定的互联网连接,并有兴趣使用该技术。
稍后,迪尔将让农民携带自己的拖拉机使用自主技术进行改装。 Hindman 说,它计划至少支持过去三年的拖拉机,并可能最终支持旧机器。 由于约翰迪尔拖拉机拥有自动驾驶技术已有数十年,因此将它们配置为完全自动驾驶相对容易。 Kovar 说,安装设备和测试机器只需要大约一天的时间,农民就可以将其带回家在田间使用。
“在现有设备的一部分上对其进行改造……意味着更多的农民可以利用它……更快地利用它,”她说。
里面的技术
大多数正在测试的自动驾驶汽车使用 称为激光雷达的深度传感器,而特斯拉采用了一系列摄像头、传感器和雷达。 然而,约翰迪尔认为立体摄像头是将自动驾驶技术带入尽可能多的领域的途径。 它的自主机器有 12 个这样的摄像头。
为了使 8R 自动驾驶,约翰迪尔在拖拉机的前部安装了一个立体摄像头吊舱,在后部安装了另一个吊舱。 每个吊舱都有三对坚固耐用的立体摄像头,基本上像人眼一样工作。 图像由两者收集,然后组合起来以帮助机器定位 45 英尺到 90 英尺外的潜在障碍物。 “就像,比如说,你的 iPhone 只是拍摄多张图像并将它们合并在一起以获得……高动态范围,我们在这里使用相同类型的技术来真正了解对比度和我们周围的世界,”Liefer 说。
Hindman 说,虽然立体摄像头适用于约翰迪尔目前的自动拖拉机,但它可能会在未来使用激光雷达、雷达、超声波和其他技术来完成更困难的任务,例如在立地作物上操作。 为了获得其中一些智慧,约翰迪尔 收购了一家位于硅谷的农业科技初创公司 250 月份以 XNUMX 亿美元的价格将 Bear Flag Robotics 称为“Bear Flag Robotics”。 “农业中的感知问题真的很难,”欣德曼说。 “[并且] 从感知的角度来看,对我们来说最困难的技术问题可能是作物。”
稳定的蜂窝连接是在现场使用自治系统的先决条件。 如果拖拉机失去了它的细胞信号,它会停止并且不会重新启动,直到它重新建立连接并通过应用程序从农民那里得到 OK。 在机器内部,约翰迪尔安装了多种方式来停止和手动控制拖拉机,包括通过油门和正常刹车。 农民还可以抓住方向盘来接管机器的操作。
拖拉机仍然可以手动用于其他任务,而不仅仅是自主操作,驾驶室看起来也没有什么不同。 由于对机器本身进行了这些更改,农民无法轻松地将自动吊舱从一台拖拉机移动到另一台拖拉机。 除了冗余制动器外,约翰迪尔还在系统中构建了其他安全性。 拖拉机和智能手机之间共享的数据在两端都经过加密,公司在机器上的软件中嵌入了安全性。 拖拉机还配备了冗余系统,以确保存在摄像头和 GPS 信号。 如果这些离线,拖拉机将停止。
避开障碍物
早期,约翰迪尔的自主技术在阴影方面存在问题。 和叶子。 还有与其他颜色不同的污垢。 所有这些都触发了拖拉机停止并发出有关障碍物的警报。 但这项技术现在正处于错误率低的阶段,Hindman 说。 为了避免误报障碍物,John Deere 的自动驾驶 8R 一直开着灯运行——这在农村是不寻常的景象。
Hindman 说,一直开着灯“使我们拍摄的环境在一天中和随着时间的推移更加一致”。 他说,拖拉机在夜间的表现实际上比白天要好,因为图像数据的对比度更高。 约翰迪尔在美国设有远程支持人员,负责检查拖拉机发出的障碍警报。 如果工人们确定这是小事,比如吹过路径的树叶,他们会让机器恢复操作,而不会打扰农民。
如果拖拉机遇到大石头之类的东西,它会停下来,因为石头可能会卡在耕作工具中。 拖拉机向农民发送带有障碍物图像的推送通知。 约翰迪尔内置了拖拉机绕过这些障碍物的能力,因此农民不必为每一个问题都到田里来。 “为了确保我们不会给客户带来麻烦,我们将提供 24/7 全天候支持,即'好的,机器停止并看到了一些东西,'”Kovar 说。 “我们重新开始安全吗?”
实际测试
Nimz 四年来一直在他的农场上测试约翰迪尔的自动驾驶设备,但他仍然开车经过拖拉机自己运行的田地,只是为了惊叹它实际上在驾驶室里没有任何人的情况下工作的事实。 在迅速恢复工作之前,他已经跳出联合收割机与我交谈。 预计第二天会有暴风雨,这将阻止他继续收割。 农民的目标是在下雨前完成尽可能多的工作,因为他们不知道什么时候可以回到田间。
尽管 Nimz 在天太黑时不得不停止工作,但他的自动驾驶 8R 没有同样的问题。 相反,它可以运行一整夜,在泥土变成泥之前完成耕作。 “你想尽可能多地完成工作,[但是] 要求员工 [在漫长的一天后工作到深夜] 很难,”尼姆兹说。 “自动拖拉机可以做到这一点。 … 没问题。 它不在乎。 所以你可以把它松开,让它一天 24 小时工作,以领先于天气。”
由于能够在一天中耕种更多小时,Nimz 希望能够购买更小的设备。 农业的趋势是使用更大的设备和拖拉机在最短的时间内覆盖尽可能多的土地。 一个 36行播种机 一次可以在地里种下更多的种子 12行播种机. 但是购买较小的设备可以让像尼姆兹这样的农民省钱,而且对地面也更好。 因为机器更轻,所以它们压实土壤的次数更少。
最重要的是,他希望他的自动拖拉机和犁——以及未来的约翰迪尔产品——能让他的生活“更轻松”。 如果机器正在运行,而他没有其他工作要做,他就可以午休而不是在拖拉机上吃三明治。 “像这样的小事意味着什么,”尼姆兹说。 “这些事情......我以为我必须......退休才能享受。”
劳动力短缺
自动拖拉机的最大好处是让农民同时从事两份工作。 该行业劳动力短缺,种植者很难在短时间内在农场完成所有工作。 如果农民不及时完成播种,他将在秋天没有庄稼可收割。 如果他没有在结冰和下雪之前采摘庄稼,就会失去收成。
农场工作是季节性的,在种植和收获期间需要额外的工人长时间工作。 根据新美国经济的数据,2019 年,所有受雇的农场工人中有一半以上(约 450,000 人)是移民。 但该智囊团表示,美国的移民政策使得很难找到足够的工人,而且 H-2A 农业签证对许多美国种植者来说很昂贵。 “农民经常担心找不到足够的工人,因为很少有美国人愿意承担最困难和最体力的农场工作,”新美国经济说。
大部分人口居住在城市,美国农民年龄越来越大,平均年龄接近 60 岁。到 10 年,农民将不得不用更少的劳动力养活 2050 亿人,而且耕地面积减少,Hindman 说。 自治可以帮助填补这一空白。 在农场上自动化更多任务可以消除曾经由人填补的工作。 例如,尼姆兹说,当他的一名员工退休时,他可能不会雇用新人。
“那个陪伴我 36 年的人,我不需要更换,”他说。 “拖拉机将取代他的位置。” 但约翰迪尔希望大多数农民将这些工人部署到农场的其他任务中,而不是裁员。 自治“不是威胁,”欣德曼说。 “这确实是我们解决劳动力短缺以继续种植世界需要的食物的方式。”
滑动即可开车
自主过程的一个关键部分是智能手机。 约翰迪尔将系统设计为通过其现有的操作中心应用程序由 iPhone 和 Android 手机控制。 对于拥有新自动驾驶系统的农民,将显示一个包含自动驾驶功能的附加选项卡。
在应用程序内,农民刷卡启动车辆并按下按钮暂停操作。 该应用程序会告诉他们还剩多少燃料、机器运行了多长时间以及闲置了多长时间。 他们可以看到“事件”部分下的障碍物,并调出并放大来自这 12 个立体摄像机的视频。 拖拉机无法自行处理的一项任务是加油,大约每八小时需要一次。 操作中心应用程序中的“前往”按钮可以提示拖拉机前往现场的预设目的地,以便为其加油,就像机器人真空吸尘器将返回其充电站一样。
虽然种植者可以从他们的手中控制拖拉机 手机 并在识别出障碍物后重新启动它,他们必须在当天第一次启动机器时亲自与机器在一起。 在初始设置期间,农民必须在田地周围和障碍物周围绘制边界,类似于设置 VR 耳机。 这可以通过手动驾驶拖拉机或使用连接到公司地图技术的 John Deere Gator(一种小型全地形多功能车)来完成。
永远在线的支持
如今,约翰迪尔对其 GPS 功能或机器内部的其他功能不收取服务费。 但不确定它是否会为自治而这样做。 该公司尚未确定将如何处理升级和其他物流。 几十年来,农民们一直使用拖拉机。 但用于使机器自主的技术很快就会过时。
“我们必须提出正确的商业模式,让种植者能够利用不断提高的技术水平,不断改进摄像头、计算和感知系统的能力,而不必每次想要更换拖拉机这样做,”欣德曼说。 在自治的早期,约翰迪尔预计更新和变化会很快到来。 虽然它从耕作开始,但它计划“以相当快的节奏提供具有新作物类型、新设备和新拖拉机机具的新机型,”Hindman 说。
约翰迪尔表示,其经销商的技术人员将能够解决自主系统的复杂问题。 农民将能够自己进行一些维修,例如将固定吊舱的线束连接到拖拉机或固定固定传感器的支架。 除了耕作,约翰迪尔还将研究拖拉机执行的其他任务,例如春耕和耕作。 未来,约翰迪尔计划将自主性扩展到机器在农场执行的每一项任务,从种植到收获。
“这些不会同时出现,”欣德曼说。 “因此,农场上的部分操作仍然是农民......在拖拉机的驾驶室中,像今天一样操作拖拉机。” 农民将继续使用 8R 作为常规拖拉机,未来的自主更新可以通过硬件和软件添加推广到同一台机器上。 这将使农民可以使用拖拉机完成一项以上的自主任务。
Hindman 说,农业的所有部分都可能实现自动化,“比任何人想象的都要快”。 “如果我背对着墙,我会告诉你,在 10 年或更短的时间内,我们将在整个生产系统中看到自主权。” 目前,约翰迪尔的机器将帮助农民为下一个种植季节准备好他们的田地——我可以从自动驾驶拖拉机的驾驶室内看到它的样子。
在爱荷华州农村的一个农场长大,我和我父亲一起骑过几十次联合收割机,并检查过约翰迪尔自动驾驶的机器。 但是坐在一台巨大的机器的车轮后面完全驱动自己的体验只能用一个词来形容:狂野。 我只是为了搭车。 机器的每一个动作都是自动化的,并通过智能手机进行监控,让 Nimz 在拖拉机耕种的同时收获玉米。 当机器接近“传球”的终点时,我几乎忘记了我坐在方向盘后面。
当我终于在田地边缘离开机器时,空拖拉机继续行驶,拉着它后面的犁。 雨就要下起来了,还有很多工作要做。