Jakie czujniki wykrywają przeszkody?

Autonomiczne traktory – bezpieczeństwo jest priorytetem

W przypadku tego rodzaju ciągników również trzeba sprostać szeregowi wyzwań związanych z zadaniem, jakie mają wykonywać. Należą do nich: optymalizacja ścieżek, po których traktor się porusza, tak żeby jak najefektywniej i najdokładniej wykonał na przykład oprysk pola środkami chwastobójczymi oraz różne operacje dodatkowe, jak monitorowanie stanu upraw czy gleby. W przyszłości, kiedy w użytku w obrębie jednego gospodarstwa będą całe floty autonomicznych maszyn rolniczych, wyzwaniem będzie też z pewnością zarządzanie, koordynowanie oraz optymalizacja ich ruchu. O ich upowszechnieniu się zdecyduje jednak przede wszystkim niezawodność oraz bezpieczeństwo, analogicznie zresztą jak w przypadku samochodów autonomicznych.

Chociaż bowiem pewnie codziennie dochodzi do wypadków z udziałem maszyn rolniczych, nawet jednorazowe zdarzenie, w którym ucierpi człowiek lub zwierzę, a które zostało spowodowane przez traktor bez kierowcy, zniechęci potencjalnych użytkowników do wszystkich tego typu maszyn. Ich negatywne nastawienie później bardzo trudno jest zmienić.

Detekcja przeszkód w autonomicznych ciągnikach

Z kilku powodów wykrywanie przeszkód, na które podczas pracy mogą się natknąć autonomiczne traktory, jest bardzo trudne. Przede wszystkim tego typu maszyny działają w otoczeniu, które jest bardzo niejednorodne. Na przykład trzeba się liczyć z tym, że powierzchnia gleby jest nierówna, uprawiane rośliny mogą występować w większym skupieniu, a miejscami się przerzedzać, poza tym różnią się wielkością i/lub kształtem w nieregularny sposób. Sprawę komplikuje fakt, że nie wszystkie przeszkody, które napotka na swej drodze ciągnik, powinny spowodować jego zatrzymanie się.

Przykładowo w przypadku natknięcia się na zwisające gałęzie podczas oprysku sadu, kępę wysokiej trawy na polu czy opryskiwane drzewa w sadzie, traktor nie powinien się wyłączać. Jeśli jednak znajdzie się na kursie kolizyjnym na przykład z łopatą wbitą w ziemię, pozostawionym w polu sprzętem rolniczym, zwierzęciem, które biega po polu albo człowiekiem stojącym wśród drzew, powinien się automatycznie zatrzymać i wstrzymać wykonywanie zadania, na przykład wyłączając spryskiwacze.

Trudne warunki pracy w maszynach rolniczych i specjalnych Wyposażenie maszyn rolniczych i pojazdów specjalnych powinno się charakteryzować wysoką wytrzymałością na trudne warunki otoczenia, pracują one bowiem na zewnątrz, gdzie działają na nie różne niekorzystne czynniki. Przykładami są: deszcz, śnieg, mgła, kurz, błoto oraz silne nasłonecznienie i skrajnie niskie temperatury. Oznacza to, że podzespoły maszyn rolniczych i specjalnych muszą być przystosowane do częstego i długotrwałego kontaktu z wodą i pyłem i ekstremalnych temperatur oraz ich gwałtownych skoków. Wymagana jest także odporność na wibracje i uderzenia przenoszone z układu napędowego albo będące następstwem kontaktu z przeszkodami terenowymi (wyboje, koleiny, zbocza, itp.). Ważna jest poza tym wytrzymałość na duże obciążenia mechaniczne, wahania napięcia zasilania, kontakt z różnymi chemikaliami. Te ostatnie to na przykład smary, rozpuszczalniki, sól drogowa i środki myjące. Problemem są również zaburzenia elektromagnetyczne. Ich występowaniu sprzyja m.in. brak uziemienia, duża liczba urządzeń skupionych na stosunkowo małej powierzchni oraz blisko siebie prowadzone okablowanie. W celu zabezpieczenia przed powyższymi czynnikami w wyposażeniu maszyn rolniczych i pojazdów specjalnych wprowadza się specjalne rozwiązania konstrukcyjne. Przykłady przedstawiamy w kolejnych ramkach.

Jakie czujniki wykrywają przeszkody?

Systemy sterowania autonomicznymi traktorami stanowią w związku z tym kombinację czujników, rozwiązań z zakresu geolokalizacji, komunikacji w obrębie urządzeń pokładowych, różnych technik przetwarzania obrazów i symulacji. Jeżeli chodzi o te pierwsze, z reguły równocześnie analizowane oraz ze sobą zestawiane są odczyty z kilku czujników różnego typu.

Komponentem systemów detekcji przeszkód są na przykład sensory laserowe, ultradźwiękowe, czujniki wizyjne, w tym kamery termowizyjne. Dane pomiarowe są analizowane w specjalnym oprogramowaniu, które dodatkowo posiłkuje się na przykład danymi z systemu GPS, mapami satelitarnymi oraz modelami symulującymi, jak wygląda otoczenie. W razie napotkania i sklasyfikowania przeszkody system sterowania automatycznie zatrzymuje traktor albo wyznacza ścieżkę alternatywą.