Új fejlesztések a robotizálásban
A HORSCH már jó ideje foglalkozik olyan témákkal, mint az automatizálás és a robotizáció. Michael Horsch elmondja, hogyan született meg a Gantry ötlete, hogyan fejlődik tovább és hová vezet az út.
terraHORSCH: Hogyan született meg a HORSCH-nál a Gantry ötlete?
Michael Horsch: Már elég régóta foglalkozunk az automatizálás szempontjaival és mezőgazdasági robotok építésével. A Gantry elindítója egy olyan probléma volt, amely elsősorban Dél-Amerikából érkezett. Körülbelül öt-hat éve adjuk el 18 méteres Maestróinkat ott, különösen Brazíliában, a nagy szója- és kukoricatermesztők. Ezek a gazdaságok megértették, hogyan működik egy ésszerű termesztési stratégia a telephelyeiken, direkt vetnek, és sikeresen kezelik a köztes növényeket. Így több humusz és tápanyag van a talajban, és több vizet tud megtartani. Brazíliában a köztes növények váltak a fejlődés kulcsává – különösen a megfelelő köztesnövény-keverékek, amelyeket megfelelően és a megfelelő időben vetnek. Így a direktvetés hosszú távon talajművelés és lazítás nélkül működik. Csak a homokos talajokon kell a talajt még tovább lazítani – ezt a műveletet viszont arra lehet használni, hogy a mélyebb rétegekben műtrágyadepót helyezzünk el.
Az ottani gazdák többségének azonban az a problémája, hogy nem kapnak elegendő munkaerőt a nagy földjeik műveléséhez. Ezért inkább egy-két nagyobb gépet tartanak, mint több kisebbet.
A követelmény a 24 m-es vagy még nagyobb munkaszélességű gépek. De mérnöki szempontból van egy bűvös határ: 18 méter. Ez még mindig könnyen összecsukható, a gép viszonylag kis súlyú és nagyon stabil. A 24 métertől a gépek nagyon nehézzé válnak, és a súly ott van, ahol a legkevésbé van rá szükség – nevezetesen középen. Ahhoz, hogy az összecsukás közbeni erőkkel megbirkózzon, itt nagy stabilitásra és így súlyra van szükség.
Erre a problémára összpontosítottunk, és megvitattuk, hogy mi lenne az ésszerű, hogy a gép ne legyen túl nagy és túl nehéz, de még mindig elég nehéz a direktvetéshez, és különösen a súly jó elosztása a teljes munkaszélességen. Ezért született meg a Gantry ötlete. Azonban nem mi találtuk fel.
terraHORSCH: Honnan származik eredetileg a Gantry ötlete?
Michael Horsch: A Gantry ötlete már körülbelül negyven éves. A 80-as évek eleje óta követem ezt a fejlődést Angliában, például a silsoe-i National College of Agricultural Engineeringben. Ma már rajtunk kívül néhány vállalat foglalkozik ezzel az ötlettel – igen érdekes alkalmazásokkal – és az automatizálás szempontjaival is.
Sok gyártó, egyetem és start-up cég gyakran összpontosít kis, teljesen elektromos hajtású robotokra. Elsősorban klaszterekben felhasználásra gondolnak. Vannak már olyan cégek, amelyek ezt kereskedelmi forgalomba hozzák. Megnéztük a Farmdroidot, és észrevettük, hogy az ott dolgozó emberek nagyon pragmatikus fiatalok, mezőgazdasági háttérrel. Nagyon gyakorlatiasan közelítik meg a témát, ami véleményem szerint elég gyorsan megvalósíthatóvá teszi az egészet. Ha elméletben próbálsz dolgozni, és kis tesztmezőkön próbálod megvalósítani a dolgokat, akkor sokkal lassabban haladsz.
Kezdetben a nagy munkaszélességre, teljesen automatizált vetési folyamatokra stb. összpontosítottunk.
Különösen a nagy, 12 és 18 méteres, előre csukható, kompakt szállítási szélességű, nagyméretű tartályú vetőgépek automatizálhatók elég jól. Természetesen továbbra is folytatnunk kell a tesztelést és az ötletek fejlesztését.
Az elmúlt években, amikor tesztüzemeket végeztünk a robotokkal, egyik első megállapításunk az volt, hogy csak kevés személyzet takarítható meg. A feladatok csak akkor változnak, ha már nem ülünk a fülkében, hanem ellenőriznünk kell, hogy a gép azt csinálja-e, amit kell, és folyamatosan optimalizálnunk kell a beállításokat az optimális munkaeredményért – és mindezt gyakran úgy, hogy egyszerűen a gép után futunk.
terraHORSCH: Milyen lesz a jövőben?
Michael Horsch: Elég gyorsan haladunk, de még mindig sok szoftveres munka vár ránk, például a pályatervezésben vagy a környezet-felismerésben. És rengeteg know-how van. De csak a terepen végzett tesztelési erőfeszítéseinknek köszönhetően haladunk ilyen gyorsan, különösen a saját AgroVation tesztgazdaságunkban.
Már körülbelül tizenkét évvel ezelőtt is foglalkoztunk a szabályozott forgalmú gazdálkodás (CTF) témájával. Meg akartuk nézni, hogy nagyobb hatékonyságot lehet-e kihozni a gépekből, és hogy hatással van-e a talajszerkezetre és ezáltal a terméshozamra, ha az összes menetet egy rögzített pályán végezzük, és a többin már nem hajtunk át. Megtanultuk, hogy ez volt az első lépés a robotika felé is, hogy meg kell tervezni a pályákat és digitalizálni kell a földeket.
Agronómiai szempontból azonban a Controlled Traffic nem érte el azt, amit reméltünk. A betakarításkor van a legtöbb értelme a nagy terheket fix pályákon mozgatni. Különösen a kukorica betakarításakor gyakran nedves az idő, és szenved a kukorica után termesztett búza. Ebben az esetben a CTF nagyon előnyös. Néha-néha észrevettünk néhány hatást nehéz talajokon. Ha nedves volt, és kötött pályákon az állományfejlődésben és a terméshozamokban egy számjegyű százalékos tartományban voltak kisebb hatások.
Ami szintén nyilvánvaló volt: ha a talajművelést kizárólag CTF-fel végezték, a talajok óhatatlanul egyenetlenné válnak. Ausztráliában, ahol a gazdák már évek óta közvetlen vetéssel és CTF-fel dolgoznak, ugyanezek a tapasztalatok. Ha a pályán minden évben ugyanabba az irányba hajtanak, akkor hosszanti és keresztirányú hullámosság keletkezik. Ez pedig hatással van a talajművelésre és a vetés minőségére, valamint a munkasebességre, például permetezéskor. Azt is észrevettük, hogy kombájnnal elég nehéz követni a talajt, ha a gabona megrekedt. Ráadásul: ha rögzített nyomvonalon haladunk, a nyomvonal – bárhol is legyen – "földúttá" válik. Mindenki tudja, mi lesz egy földútból néhány év után. Kátyúk vannak rajta, egyenetlen, és különösen, ha nedves, nagyon nehéz rajta közlekedni.
terraHORSCH: Hogyan néz ki a HORSCH Gantry megoldás? Hogyan fejlődött tovább?
Michael Horsch: A motivációnk a következő volt: Nem akarunk még egy nehéz gépet építeni, amely tömöríti a talajt. A Gantry módot választottuk – két kerékkel elöl, kettővel hátul, és a kerekek közötti kerettel. A mi első tengelyünk szélesebb – 12 méteres nyomtávú, a hátsó tengely 4 méteres. Oka, hogy nem egyetlen pályán hajtanak mindig kétszer. Ha ugyanis nedves az idő, és kétszer hajtunk át ugyanazon a pályán, még a sorok között is, akkor elég nagy rendetlenséget okozhatunk, ami intenzív tömörödéshez vezethet.
Tavaly karácsony táján a Corona idején bátyámmal ismét megvitattuk ezt a témát, és hirtelen az az ötletünk támadt, hogy ne 24 méteres kukorica vetőgépet építsünk, amely túl kicsi kerekekkel és túl nagy tömeggel a középső részen csak rossz kompromisszum lenne, hanem tervezzük a gépet robotnak. Így született meg a Gantry ötlete – kissé módosított formában, középső kerettel stb. Január elején bevontuk egyik mérnökünket a projektbe, hogy befejezze a tervezést és megépítse a gépet.
terraHORSCH: Mi a jelenlegi helyzet? Vannak még problémák?
Michael Horsch: Jelenleg a tesztelési szakaszban vagyunk. Május végén a Gantryt Brazíliába küldték, hogy nagy területeken végezzen teszteket. Németországban kevés lehetőség van ezekre a tesztekre – a Gantry túl széles, és nincs típusengedélye közútra.
Még dolgozunk a szoftveren. Ez technikai szempontból elég könnyen megoldható. Mint mindig, a fő munkát a szoftver végzi. De még hosszú út áll előttünk, amíg az érzékelőrendszer elég gyorsan reagál a gépre, amíg minden azt teszi, amit tennie kell.
Ami a helyszíni teszteken újra és újra bebizonyosodik, hogy lényegesen nagyobb hatékonyságot és munkaminőséget érhet el, kabin nélkül. A fülkét néha nem rendeltetésszerűen használják, egy kis pihenésre.
De előnye az is, hogy rengeteg beépítési helyet nyer. A hozzáférhetőség jelentősen javul. Mindenhez hozzáférhet – akár alulról is. A váz, különösen a főkeret egyszerű, elegáns és mindenekelőtt különösen stabil. Így szélesebb gépeket is építhet. A mi koncepciónkkal akár 30 vagy akár 36 méterig is elmehetünk. A nagyméretű tartályoknak köszönhetően szélesebb lefedettséget generálunk, és ott helyezhetjük el őket, ahol a legnagyobb súlyra van szükség.
Természetesen előbb-utóbb eléri azt a határt, amit négy kerék elbír. 40-50 tonna a kerekeken kritikus lesz, különösen a forduláskor, ha a vetősínt megemeljük, vagy nedves körülmények között. Az egész gép majdnem 30 t súlyú, plusz 10-15 t vetőmag – a súly összeadódik. De még mindig kezelhetőbb a koncepció, mint egy különálló részekből álló konstrukció. Közvetlen vetésnél a súlyt egyenletesen kell elosztani ott, ahol a sortestek állnak, akár közvetlenül kívül is. Minél szélesebb a gép, annál nehezebb ezt a gyakorlatban megvalósítani.
terraHORSCH: Mely ágazatok automatizálhatók ilyen ötletekkel?
Michael Horsch: Az automatizálásról véleményem szerint fontos, hogy a legkönnyebben megvalósítható témakörökkel foglalkozzunk, vetéssel, növényvédelemmel, műtrágyázással és mechanikus gyomirtással. A talajművelés nem élvez elsőbbséget. Ez nem olyan bonyolult, és többé-kevésbé mellette végezzük. A betakarítási folyamatok automatizálása azonban rendkívül bonyolult. Messze vagyunk attól, hogy egy betakarítógép vezető nélkül közlekedjen a szántóföldön – legyen szó akár kombájnról, akár burgonya- vagy cukorrépa-betakarítóról. Ebben az ágazatban túl sok a befolyásoló tényező. Mindenki, aki valaha is aratott már kombájnnal például réteges gabonát, tudja, hogy ez mekkora kihívás.