底特律(路透社) – 約翰迪爾公司週二表示,今年將開始商業交付這項技術,該技術使拖拉機能夠在駕駛室中沒有操作員的情況下耕種田地,這是北美頂級拖拉機製造商在多年努力實現農業工作自動化之後的第一次。
迪爾計劃 Deere 的首席技術官 Jahmy Hindman 告訴路透社,今年推出了一個小批量產品,為 12 到 20 台機器提供系統,然後擴大規模。 他說,該公司正在權衡是否出售、租賃或以訂閱套餐的形式向農民提供該技術,該套餐可以允許隨著硬件和軟件的發展進行升級。 Hindman 說,用於自動耕作的攝像頭和計算機可以在一天內安裝在現有的拖拉機和耕耘機上。
迪爾和卡特彼勒等其他設備製造商在技術上投入巨資,以實現農用拖拉機和採礦機械等非公路車輛的自動化。 在農業部門,尋找工人操作拖拉機是一個長期問題,因大流行而變得更加嚴重。
對於農用設備行業而言,Deere 的商業發布是其已進行了近 XNUMX 年的旅程中的重要一步,從使用衛星定位開始,然後是駕駛員仍在駕駛室中的免提操作。 Hindman 說,Deere 一直在測試全自動拖拉機三到四年。
雖然自動拖拉機不必與行人、城市交通的混亂或高速公路安全法規抗衡,但 Hindman 表示,自動駕駛拖拉機確實需要能夠準確導航、避開障礙物並精確控制舵柄等設備。 Deere 最初的自動拖拉機將在前後使用立體攝像頭,並可以通過智能手機應用程序將攝像頭看到的圖像發送給農民或設備操作員。 操作員可以將拖拉機帶到田地,在智能手機屏幕上滑動,機器將在編程的路徑上啟動。
拖拉機的計算機視覺系統將監控舵柄,舵柄上安裝了鏡子,將植物茬倒進地下。 如果其中一個小腿碰到岩石並向上傾斜,遠程操作員將可以看到鏡子反射的變化。 Hindman 說,Deere 正在致力於自動化其他農場操作,噴灑可能是自動化的下一個目標。
自行駕駛的拖拉機並不新鮮 明尼蘇達州農民道格·尼姆茲. 但四年前,約翰迪爾為他 2,000 英畝的玉米和大豆農場帶來了一種全新的機器。 那輛拖拉機不僅可以自己駕駛,而且甚至不需要駕駛室裡的農民來操作。
事實證明,這台 44,000 磅的機器是約翰迪爾的第一台全自動拖拉機,而 Nimz 是世界上最早嘗試它的人之一。 他的農場充當了試驗場,讓約翰迪爾的工程師在過去幾年中不斷進行更改和改進。 週二,世界其他地方將成品拖拉機視為公司業務的核心。 CES 2022 新聞發布會。
“需要一段時間才能適應,因為......首先,你只是看著它有點驚訝,”尼姆茲說,他在 XNUMX 月一個刮風的下午說自己“非常、非常感興趣”但也“有點懷疑” ”在他的農場使用約翰迪爾的機器之前的自主技術。 “當我真正看到它開車時......我說,'好吧,天哪,這真的會發生。 這真的會奏效。'”
全自動農業設備的出現為人類與機器之間長達百年的競賽帶來了轉折。 從汽車工廠到 Amazon Go 便利店,自動化的興起引發了人們對機器人最終會消滅數百萬個工作崗位的擔憂。 但在農業國家,那裡的工人供不應求,年輕人正在搬到城市,自治可能是確保種植足夠的食物來養活世界的唯一途徑。
Nimz 不再懷疑,而是渴望在農場經營的幾乎所有部分都實現自治。 “這只會讓我的生活更輕鬆,”他說。 XNUMX 月份,我在明尼蘇達州的 Blue Earth 早早地看到了正在運行的拖拉機——甚至在機器耕種 Nimz 的田地時也一路騎行。 拖拉機是“每次都能按時完成工作並以高質量完成工作的方式”, Deere & Co. 的首席技術官 Jahmy Hindman 在我訪問明尼蘇達州期間說。 “它已經醞釀了 20 年。”
騎單人
約翰迪爾並不是第一家開發自動拖拉機的農業設備製造商。 但作為世界第二大農業設備製造商,它是最引人注目的製造商之一。 其標誌性的綠色拖拉機在農村隨處可見,該公司憑藉其服裝和玩具拖拉機系列贏得了年輕粉絲的青睞。
CES 2022 標誌著約翰迪爾在拉斯維加斯科技展上的第四年,該公司努力向新觀眾展示其機器中的先進技術。 該公司並沒有製造全新的機器,而是推出了可以添加到其廣受歡迎的 8R 410 拖拉機上以實現完全自主的設備。 兩個盒子——一個在前面,另一個在後面——包含總共 12 個立體攝像頭和一個 Nvidia GPU,讓農民可以通過智能手機控制機器,只需輕掃一下按鈕就可以開始觀看直播視頻了機器穿過田野。
約翰迪爾的拖拉機 已經能夠自行駕駛了二十年 - 直到農民仍然坐在車輪後面。 與過去 20 年來一直駕駛本田思域的人相比,這一事實使得轉向全自動拖拉機對於農民來說並不容易。 雖然約翰迪爾可能很受歡迎,但它也面臨著一些麻煩。 10,000 月,大約 XNUMX 名工會工人結束了為期五週的罷工,為他們贏得了更好的工資和福利。
對約翰迪爾拖拉機的持續批評之一是價格,而新的自主系統不會便宜。 一台普通的 8R 拖拉機和 2430 鑿式犁將使農民返還超過 500,000 美元。 約翰迪爾最初將出租已經添加了自主設備的拖拉機,但在 CNET 與該公司會面時,它尚未確定添加自主設備的價格。 Hindman 說這將是“重要的”——高達設備總成本的 10%,或高達 50,000 美元。 這可能會困擾一些農民,他們中的許多人已經對約翰迪爾拒絕讓他們修理自己昂貴的拖拉機感到惱火。
起初,新的拖拉機系統只能耕種田地,這是翻地以將最近收穫的作物的養分返回土壤的過程。 一些農民——時間緊迫且缺乏工人——跳過了這個過程,但這使他們更加依賴化學品來幫助他們的作物生長。 通過自動化耕作任務,約翰迪爾希望從農民一長串的職責清單中去掉一項責任。 在耕作方面,如果自動駕駛拖拉機出現問題,生產者有時間在春季播種前解決問題。 John Deere 將其視為最簡單的自動化任務。
約翰迪爾生產和精密農業生產系統副總裁迪安娜科瓦爾說,農民“越來越多地要求”。 “他們只是想弄清楚如何在沒有人坐在座位上的情況下完成更多的工作。”
不重新發明輪子
約翰迪爾的自主之路始於幾十年前。 在 1990 年代中期,它引入了 衛星全球定位系統 在拖拉機中幫助農民進行精準農業,這是能夠洞察土壤中正在發生的事情,以便更有效地利用氣體、肥料和種子。 十年後,Deere 的 StarFire GPS 接收器變得足夠準確,可以讓拖拉機自行駕駛。
約翰迪爾 (John Deere) 的自動駕駛高級產品經理喬·利弗 (Joe Liefer) 表示,約翰·迪爾 (John Deere) 使用 8R 是因為它是該公司最受歡迎的中耕農用拖拉機,而且它已經“幾乎準備好了自動駕駛”。 “我們已經有能力對拖拉機的液壓和機械功能進行電子控制,這是遠程操作所必需的,”他說。 今年的計劃是讓有限數量的農民使用自治系統。 在最初的部署期間,Deere 將向大約 10 到 50 家生產商租用一台完整的拖拉機和鑿式犁,這些生產商的農場擁有穩定的互聯網連接,並有興趣使用該技術。
稍後,迪爾將讓農民攜帶自己的拖拉機使用自主技術進行改裝。 Hindman 說,它計劃至少支持過去三年的拖拉機,並可能最終支持舊機器。 由於約翰迪爾拖拉機擁有自動駕駛技術已有數十年,因此將它們配置為完全自動駕駛相對容易。 Kovar 說,安裝設備和測試機器只需要大約一天的時間,農民就可以將其帶回家在田間使用。
“在現有設備的一部分上對其進行改造……意味著更多的農民可以利用它……更快地利用它,”她說。
裡面的技術
大多數正在測試的自動駕駛汽車使用 稱為激光雷達的深度傳感器,而特斯拉採用了一系列攝像頭、傳感器和雷達。 然而,約翰迪爾認為立體攝像頭是將自動駕駛技術帶入盡可能多的領域的途徑。 它的自主機器有 12 個這樣的攝像頭。
為了使 8R 自動駕駛,約翰迪爾在拖拉機的前部安裝了一個立體攝像頭吊艙,在後部安裝了另一個吊艙。 每個吊艙都有三對堅固耐用的立體攝像頭,基本上像人眼一樣工作。 圖像由兩者收集,然後組合起來以幫助機器定位 45 英尺到 90 英尺外的潛在障礙物。 “就像,比如說,你的 iPhone 只是拍攝多張圖像並將它們合併在一起以獲得……高動態範圍,我們在這裡使用相同類型的技術來真正了解對比度和我們周圍的世界,”Liefer 說。
Hindman 說,雖然立體攝像頭適用於約翰迪爾目前的自動拖拉機,但它可能會在未來使用激光雷達、雷達、超聲波和其他技術來完成更困難的任務,例如在立地作物上操作。 為了獲得其中的一些智慧,約翰迪爾 收購了一家位於矽谷的農業科技初創公司 250 月份以 XNUMX 億美元的價格將 Bear Flag Robotics 稱為“Bear Flag Robotics”。 “農業中的感知問題真的很難,”欣德曼說。 “[並且] 從感知的角度來看,對我們來說最困難的技術問題可能是作物。”
穩定的蜂窩連接是在現場使用自治系統的先決條件。 如果拖拉機失去了它的細胞信號,它會停止並且不會重新啟動,直到它重新建立連接並通過應用程序從農民那裡得到 OK。 在機器內部,約翰迪爾安裝了多種方式來停止和手動控制拖拉機,包括通過油門和正常剎車。 農民還可以抓住方向盤來接管機器的操作。
拖拉機仍然可以手動用於其他任務,而不僅僅是自主操作,駕駛室看起來也沒有什麼不同。 由於對機器本身進行了這些更改,農民無法輕鬆地將自動吊艙從一台拖拉機移動到另一台拖拉機。 除了冗餘制動器外,約翰迪爾還在系統中構建了其他安全性。 拖拉機和智能手機之間共享的數據在兩端都經過加密,公司在機器上的軟件中嵌入了安全性。 拖拉機還配備了冗餘系統,以確保存在攝像頭和 GPS 信號。 如果這些離線,拖拉機將停止。
避開障礙物
早期,約翰迪爾的自主技術在陰影方面存在問題。 和葉子。 還有與其他顏色不同的污垢。 所有這些都觸發了拖拉機停止並發出有關障礙物的警報。 但這項技術現在正處於錯誤率低的階段,Hindman 說。 為了避免誤報障礙物,John Deere 的自動駕駛 8R 一直開著燈運行——這在農村是不尋常的景象。
Hindman 說,一直開著燈“使我們拍攝的環境在一天中和隨著時間的推移更加一致”。 他說,拖拉機在夜間的表現實際上比白天要好,因為圖像數據的對比度更高。 約翰迪爾在美國設有遠程支持人員,負責檢查拖拉機發出的障礙警報。 如果工人們確定這是小事,比如吹過路徑的樹葉,他們會讓機器恢復操作,而不會打擾農民。
如果拖拉機遇到大石頭之類的東西,它會停下來,因為石頭可能會卡在耕作工具中。 拖拉機向農民發送帶有障礙物圖像的推送通知。 約翰迪爾內置了拖拉機繞過這些障礙物的能力,因此農民不必為每一個問題都到田裡來。 “為了確保我們不會給客戶帶來麻煩,我們將提供 24/7 全天候支持,即'好的,機器停止並看到了一些東西,'”Kovar 說。 “我們重新開始安全嗎?”
實際測試
Nimz 四年來一直在他的農場上測試約翰迪爾的自動駕駛設備,但他仍然開車經過拖拉機自己運行的田地,只是為了驚嘆它實際上在駕駛室裡沒有任何人的情況下工作的事實。 在迅速恢復工作之前,他已經跳出聯合收割機與我交談。 預計第二天會有暴風雨,這將阻止他繼續收割。 農民的目標是在下雨前完成盡可能多的工作,因為他們不知道什麼時候可以回到田間。
儘管 Nimz 在天太黑時不得不停止工作,但他的自動駕駛 8R 沒有同樣的問題。 相反,它可以運行一整夜,在泥土變成泥之前完成耕作。 “你想盡可能多地完成工作,[但是] 要求員工 [在漫長的一天后工作到深夜] 很難,”尼姆茲說。 “自動拖拉機可以做到這一點。 … 沒問題。 它不在乎。 所以你可以把它鬆開,讓它一天 24 小時工作,以領先於天氣。”
由於能夠在一天中耕種更多小時,Nimz 希望能夠購買更小的設備。 農業的趨勢是使用更大的設備和拖拉機在最短的時間內覆蓋盡可能多的土地。 一個 36行播種機 一次可以在地裡種下更多的種子 12行播種機. 但是購買較小的設備可以讓像尼姆茲這樣的農民省錢,而且對地面也更好。 因為機器更輕,所以它們壓實土壤的次數更少。
最重要的是,他希望他的自動拖拉機和犁——以及未來的約翰迪爾產品——能讓他的生活“更輕鬆”。 如果機器正在運行,而他沒有其他工作要做,他就可以午休而不是在拖拉機上吃三明治。 “像這樣的小事意味著什麼,”尼姆茲說。 “這些事情......我以為我必須......退休才能享受。”
勞動力短缺
自動拖拉機的最大好處是讓農民同時從事兩份工作。 該行業勞動力短缺,種植者很難在短時間內在農場完成所有工作。 如果農民不及時完成播種,他將在秋天沒有莊稼可收割。 如果他沒有在結冰和下雪之前採摘莊稼,就會失去收成。
農場工作是季節性的,在種植和收穫期間需要額外的工人長時間工作。 根據新美國經濟的數據,2019 年,所有受僱的農場工人中有一半以上(約 450,000 人)是移民。 但該智囊團表示,美國的移民政策使得很難找到足夠的工人,而且 H-2A 農業簽證對許多美國種植者來說很昂貴。 “農民經常擔心找不到足夠的工人,因為很少有美國人願意承擔最困難和最體力的農場工作,”新美國經濟說。
大部分人口居住在城市,美國農民的年齡越來越大,平均年齡接近 60 歲。到 10 年,農民將不得不用更少的勞動力養活 2050 億人,而且耕地面積減少,Hindman 說。 自治可以幫助填補這一空白。 在農場上自動化更多任務可以消除曾經由人填補的工作。 例如,尼姆茲說,當他的一名員工退休時,他可能不會僱用新人。
“那個陪伴我 36 年的人,我不需要更換,”他說。 “拖拉機將取代他的位置。” 但約翰迪爾希望大多數農民將這些工人部署到農場的其他任務中,而不是裁員。 自治“不是威脅,”欣德曼說。 “這確實是我們解決勞動力短缺以繼續種植世界需要的食物的方式。”
滑動即可開車
自主過程的一個關鍵部分是智能手機。 約翰迪爾將系統設計為通過其現有的操作中心應用程序由 iPhone 和 Android 手機控制。 對於擁有新自動駕駛系統的農民,將顯示一個包含自動駕駛功能的附加選項卡。
在應用程序內,農民刷卡啟動車輛並按下按鈕暫停操作。 該應用程序會告訴他們還剩多少燃料、機器運行了多長時間以及閒置了多長時間。 他們可以看到“事件”部分下的障礙物,並調出並放大來自這 12 個立體攝像機的視頻。 拖拉機無法自行處理的一項任務是加油,大約每八小時需要一次。 操作中心應用程序中的“前往”按鈕可以提示拖拉機前往現場的預設目的地,以便為其加油,就像機器人真空吸塵器將返回其充電站一樣。
雖然種植者可以從他們的手中控制拖拉機 手機 並在識別出障礙物後重新啟動它,他們必須在當天第一次啟動機器時親自與機器在一起。 在初始設置期間,農民必須在田地周圍和障礙物周圍繪製邊界,類似於設置 VR 耳機。 這可以通過手動駕駛拖拉機或使用連接到公司地圖技術的 John Deere Gator(一種小型全地形多功能車)來完成。
永遠在線的支持
如今,約翰迪爾對其 GPS 功能或機器內部的其他功能不收取服務費。 但不確定它是否會為自治而這樣做。 該公司尚未確定將如何處理升級和其他物流。 幾十年來,農民們一直使用拖拉機。 但用於使機器自主的技術很快就會過時。
“我們必須提出正確的商業模式,讓種植者能夠利用不斷提高的技術水平,不斷改進攝像頭、計算和感知系統的能力,而不必每次想要更換拖拉機這樣做,”欣德曼說。 在自治的早期,約翰迪爾預計更新和變化會很快到來。 雖然它從耕作開始,但它計劃“以相當快的節奏提供具有新作物類型、新設備和新拖拉機機具的新機型,”Hindman 說。
約翰迪爾表示,其經銷商的技術人員將能夠解決自主系統的複雜問題。 農民將能夠自己進行一些維修,例如將固定吊艙的線束連接到拖拉機或固定固定傳感器的支架。 除了耕作,約翰迪爾還將研究拖拉機執行的其他任務,例如春耕和耕作。 未來,約翰迪爾計劃將自主性擴展到機器在農場執行的每一項任務,從種植到收穫。
“這些不會同時出現,”欣德曼說。 “因此,農場上的部分操作仍然是農民......在拖拉機的駕駛室中,像今天一樣操作拖拉機。” 農民將繼續使用 8R 作為常規拖拉機,未來的自主更新可以通過硬件和軟件添加推廣到同一台機器上。 這將使農民可以使用拖拉機完成一項以上的自主任務。
Hindman 說,農業的所有部分都可能實現自動化,“比任何人想像的都要快”。 “如果我背對著牆,我會告訴你,在 10 年或更短的時間內,我們將在整個生產系統中看到自主權。” 目前,約翰迪爾的機器將幫助農民為下一個種植季節準備好他們的田地——我可以從自動駕駛拖拉機的駕駛室內看到它的樣子。
在愛荷華州農村的一個農場長大,我和我父親一起騎過幾十次聯合收割機,並檢查過約翰迪爾自動駕駛的機器。 但是坐在一台巨大的機器的車輪後面完全驅動自己的體驗只能用一個詞來形容:狂野。 我只是為了搭車。 機器的每一個動作都是自動化的,並通過智能手機進行監控,讓 Nimz 在拖拉機耕種的同時收穫玉米。 當機器接近“傳球”的終點時,我幾乎忘記了我坐在方向盤後面。
當我終於在田地邊緣離開機器時,空拖拉機繼續行駛,拉著它後面的犁。 雨就要下起來了,還有很多工作要做。