Новинки в робототехнике
Такие темы, как автоматизация и роботизация, традиционно прочно занимают высокие места в списке приоритетов HORSCH. В этом интервью нашему изданию Михаэль Хорш рассказывает, как он вместе со своим братом Филиппом пришли к идее создания Gantry, что из этого получилось, какое дальнейшее развитие проекта и есть ли у него будущее.
terraHORSCH: Как HORSCH пришелкидееGantry?
Михаэль Хорш: Мы уже давно не только интересуемся различными аспектами автоматизации и робототехники для нужд сельского хозяйства, но и по мере их «созревания» для нужд практики активно внедряем. Запрос на появление такой машины, как Gantry, родом из Южной Америки, где мы последние 5-6 лет успешно продаем наши 18-метровые сеялки Maestro для широкорядного пунктирного посева. Особенно много таких машин в Бразилии, где кукуруза и соя являются ведущими товарными зерновыми культурами. Там очень высокая культура земледелия, в условиях тропического климата широко распространена практика прямого посева и использования сидератов.
За счет этого в почве формируется положительный баланс гумуса и питательных веществ, улучшается ее структура и водопрочность. Сидераты являются сегодня в Бразилии одним из наиболее эффективных инструментов в земледелии – особенно при условии грамотного подбора состава сидеральных смесей и сроков посева. В условиях многолетней практики прямого посева сидераты замещают собой почвообработку. Лишь на легких песчаных почвах периодически требуется рыхление, как правило, в сочетании с адресным удобрением нижней части окультуренного слоя.
Проблема кадров в сельском хозяйстве стоит очень остро. И это в условиях больших посевных площадей. Поэтому неудивительно, что большинство фермеров делает ставку на широкозахватную технику, чтобы снизить общую численность машинно-тракторного парка.
Часто слышны требования увеличить ширину захвата машин до 24 м и даже более. Как фермер, я их понимаю, но с точки зрения машиностроения есть, как я говорю, «магический» предел 18 м: где при солидной ширине захвата удается делать ее достаточно компактной для складывания, прочной и относительно легкой. Машины с шириной захвата 24 м и более, как правило, очень тяжелые. К тому же вес такой машины распределяется неравномерно – основная нагрузка находится в середине рамной конструкции. Отсюда вытекает целый ряд агротехнических проблем. Следствием сложной системы складывания таких машин является не только их удорожание, но и возможные эксплуатационные сложности.
Все вышесказанное и побудило нас к созданию машины, которая при сохранении всех своих положительных эксплуатационных качеств, будет в то же время достаточно тяжелой для прямого посева. Результатом стал Gantry, но здесь я особо подчеркну, что основоположниками идеи были не мы.
terraHORSCH: Тогда кто же? Откуда идея Gantry?
Михаэль Хорш: Идея Gantry родилась уже почти 40 лет назад. Еще с начала 80-х гг. прошлого века я с большим интересом слежу за разработкой перспективных образцов сельхозмашин в Великобритании, в частности, в NationalCollegeofAgriculturalEngineering в Силсо. Но мы не единственные, кто сегодня интересуется темой аграрной робототехники. На рынке большое количество зрелых разработок как реномированных производителей, так и новых стартапов. В большинстве своем это небольшие, как правило, электрические беспилотники. Среди них есть и вполне успешные коммерческие проекты. Например, продукция фирмы Farmdroid, где работают прагматичные молодые люди, сами выходцы из фермерской среды.
Они руководствуются в своей работе, прежде всего, запросами из практики, что на мой взгляд сильно ускоряет дело. Ведь, напротив, если посвящать основное время теории и работать в лабораторных условиях, путь к практическому внедрению инновации будет гораздо длиннее. Мы с самого начала приняли решение сконцентрировать свои усилия на машине с большой рабочей шириной и полностью автоматизированными рабочими процессами.
Особенно машины с рабочей шириной 12 или 18 м, которые складываются вперед до компактных транспортных габаритов и оснащены бункером большого объема, отлично вписываются в концепцию автономной работы. Конечно, нам еще предстоит провести много испытаний и доработать концепцию до рыночного продукта. Где-то еще предстоит избавиться и от стереотипов. Например, мы пока не можем сказать, что полевые роботы позволяют заметно снизить численность занятого персонала. Да, теперь оператору не нужно сидеть в кабине. Но он по-прежнему должен контролировать правильность и качество выполняемых процессов, оптимизировать настройки и т.д. Часто это удается, когда ты, буквально, ходишь следом за роботом….
terraHORSCH: А как это могло бы быть в будущем?
Михаэль Хорш: Еще предстоит проделать огромную работу по созданию программных продуктов. В частности, по планированию системы технологических колей или ориентированию на местности. Но здесь мы в выигрышном положении благодаря постоянно протекающему процессу тестирования, в т. ч. на базе нашего модельно-опытного хозяйства AgroVation.
Там еще 12 лет назад мы начали поэтапно внедрять систему постоянных технологических Controlled Traffic Farming. Зачем? Чтобы выяснить для себя, насколько эффективно можно использовать машины и как скажется это на состоянии почвы и урожайности. Также стало понятно, что это была первая подготовительная ступень к внедрению полевой робототехники – ведь управлять роботом можно только в отцифрованном пространстве.
С точки зрения земледельческого прогресса мы не получили того эффекта, на который рассчитывали. Наибольший эффект, на мой взгляд, наблюдается во время уборки, когда тяжело нагруженные машины не оставляют на поле глубоких колей. Особенно это актуально для кукурузных полей, где уборка, как правило, проходит во влажное время года. Здесь CTF нас сильно выручает. Но не только. Есть зримый и измеримый эффект от постоянных технологических колей и на тяжелых почвах.
Что еще стало очевидным: если почвообработку проводить тоже исключительно по системе CTF, микрорельеф поля станет неровным. Интересно, что даже при многолетней практике прямого посева в Австралии были сделаны те же наблюдения. Получается, что если из года в год почвообрабатывающий агрегат будет передвигаться по полю по одним и тем же колеям, в одном и том же направлении, то образуются как продольные, так и поперечные по ходу движения агрегата волны. Думаю, мне не стоит дальше упоминать, насколько негативно это сказывается в дальнейшем на качестве работы сеялки или опрыскивателя. Но не только: выровненность поля критически важна и для безупречной работы комбайна. Хороший пример здесь – уборка полегших хлебов. Есть и еще один аспект: каждому известно, что если из года в год ездить по полю по одной и той же дороге, что в итоге получится? Правильно! Полевая дорога. Со всеми вытекающими атрибутами: ямами, выбоинами, промоинами и т. д. Особенно во влажную погоду проехать по такой дороге практически невозможно.
terraHORSCH: Вы не могли бы подробнее рассказать о технических решениях HORSCHGantry? Какова их эволюция?
Михаэль Хорш: Изначально было понятно, что нам не был нужен еще один железный монстр, который дополнительно будет уплотнять почву. Gantry оснащен двумя парами передних и задних колес, между которыми находится рама машина. Ширина колеи передних колес – 12 м, задних – только 4 м. Это важно, чтобы избежать двойного проката одной и той же колеи, ведь тогда особенно во влажных условиях переуплотнения почвы не избежать.
В прошлом году, во время пандемии коронавируса и в период рождественских каникул мы с братом посвятили много времени разработке концепции 24-м машины для посева кукурузы, которая не имела бы много опорных колес малого диаметра и основной вес по центру. В итоге родилась мысль разрабатывать тот вариант рамной конструкции, который мог бы быть роботизирован. Так родилась общая концепция Gantry. Затем мы доработали основные функциональные и технические моменты, а уже в январе один из наших инженеров-конструкторов получил сформулированное техническое задание.
terraHORSCH: На какой стадии этот проект сейчас? Остались ли проблемы?
Михаэль Хорш: Сейчас наша главная задача – тесты и испытания. В мае машина была отправлена в Бразилию для тестирования в работе на больших посевных площадях. В Европе для этого нет возможностей, машина очень широкая и мы не сможем получить разрешения для ее передвижения по дорогам. К механической составляющей проекта открытых вопросов нет. Основной камень преткновения – это ПО. На разработку программных продуктов требуется время. Актуальный вариант сенсорики еще, к сожалению, далек от того, чтобы машина мгновенно реагировала на решения оператора. Кому-то может показаться забавным, но скажу: в ходе полевых тестов мы пришли к выводу, что эффективность машины и качество ее работы гораздо лучше, когда нет кабины. Почему? Да потому что она одним своим видом где-то располагает оператора к расслаблению и отдыху.
Отсутствие кабины также важно с точки зрения экономии места. Сейчас у нас отличный доступ ко всем обслуживаемым элементам машины, в т. ч. и снизу. Конструкция рамы, особенно ее несущей части, выполнена просто, элегантно и мощно. И это не случайно, ведь она позволит монтировать и крылья с большей шириной захвата – до 30, или даже 36 м. Большой объем бункеров обеспечит машине высокую производительность и вес там, где он нужен. Понятно, что общий вес машины лимитирован допустимой нагрузкой на 4 опорных колеса.
С весом 40-50 т на четырех колесах уже есть сложности на разворотах, когда рама с высевающими сошниками поднимается, или во влажных условиях. Масса самой машины достигает почти 30 т, вес загрузки еще 10-15 т – получается солидный общий вес, который, с другой стороны, нужен для прямого посева. Искусство конструктора заключается в том, чтобы равномерно перераспределить его на все рабочие органы, в т. ч. и на периферии, а чем больше ширина захвата, тем сложнее это сделать.
terraHORSCH: В каких сегментах автоматизация, на Ваш взгляд, первостепенна?
Михаэль Хорш: Я считаю, что начинать нужно там, где проще. В земледелии напрашивается автоматизация многих рутинных процессов в сегментах посева, удобрения, защиты растений и механической борьбы с сорняками. В автоматизации каких-то процессов в почвообработке я не вижу особой потребности, хотя здесь не было бы особой сложности. Автоматизация уборки, напротив, отличается особой сложностью. Мы еще очень далеки от того, чтобы на наших полях урожай убирали бы роботы-комбайны, будь это зерновые, картофель или свекла. Это объясняется большим количеством релевантных для результата факторов, которые нужно учесть. Например, каждый, кто хоть раз убирал полегшие хлеба, понимает, о чем я говорю….