Роботизированный трактор: курс на разработку беспилотной машины

Сегодня в России наблюдается значительный спрос на инновационную сельскохозяйственную технику, в том числе, на тракторы. У аграриев востребованы повышение надёжности и эффективности эксплуатации машин. Как и всё в нашем современном мире, управление трактором постепенно выходит в онлайн. Отличной новостью в развитии сельского хозяйства стала беспилотная машина, способная автоматически выполнять команды оператора, находящегося на удалении и действовать по заданной программе. Порталы позволяют дистанционно управлять парком машин, отслеживать местоположение техники, её состояние, вид выполняемой работы и проводить диагностику неисправностей. А огромные территории необработанных земель и невысокий престиж тяжелого труда механизатора станут отличным стимулом для активного развития беспилотных сельскохозяйственных технологий. Беспилотные тракторы и другая сельхозтехника уже реальность, подтверждает Антон Егорчев, кандидат технических наук Казанского федерального университета, заместитель директора института вычислительной математики и информационных технологий (ИВМиИТ-ВМК).

– Антон Александрович, расскажите, чем занимается ваш институт при Казанском федеральном университете?

– Наш научно-исследовательский центр «Центр превосходства «Специальная робототехника и искусственный интеллект»» на базе института вычислительной математики и информационных технологий Казанского федерального университета был открыт в 2022 году, но большая проектная команда работает не первый год. Центр занимается разработкой робототехники с 2013 года, а с 2016 года – беспилотной техники. Портфолио достаточно большое, рассказать есть о чём.

Проект беспилотного трактора КФУ-МТЗ-112 высокой степени автоматизации разработан в рамках федеральной программы «Приоритет 2030».

Работа востребованная, и трудимся мы не только над разработкой беспилотной техники. На базе института существует и множество других инновационных решений, плотно сотрудничаем с предприятиями по самым разнообразным аппаратно-программным комплексам.

В данный момент мы, совместно с ООО «ТПК МТЗ -Татарстан» и Минским тракторным заводом, разрабатываем проекты беспилотных тракторов, и он у нас уже не один. Прежде мы разработали образец автоматизированного трактора лёгкого типа, который способен работать в нескольких режимах. Это режим ручного управления, когда трактор управляется человеком, а также дистанционный и автономный режимы. В дистанционном режиме оператор находится на своём рабочем месте в помещении, так и рядом с трактором, управляя с планшета, и с помощью пульта управляет одним или несколькими тракторами сразу, напрямую отдавая команды.

Наиболее интересный режим – автоматический, который подразделяется на стратегический и тактический.


– Чем они отличаются и в чём уникальность этих разработок?

– В стратегическом режиме трактору (или другой сельхозтехнике) задаются точки, по которым он должен проехать или, допустим, доставить груз. Либо трактор должен какую-то площадь вспахать. Ему, опять же, расставляют точки, по которым он проезжает, и пропахивает эту область с данной нагрузкой.


 

В тактическом режиме нет понятия контрольных точек, а есть понятие «выдачи задания». В наш центр поступали предложения для малого трактора, чтобы на него навесить оборудование по уборке снега. Нажали на кнопку «уборка снега», и трактор сам проанализировал площадь убираемой территории, сам уехал и вернулся на место. Полностью всё автономно. То же самое и со вспашкой, когда определено задание, и трактор её выполняет. Или с доставкой груза, например, из одного здания в другое. Трактор сам решает, каким образом достигнуть здания, где загрузиться, затем поехал дальше, выгрузился, где нужно. Если движение происходит по дороге, то он знает цифровую карту местности, а то, чего не знает – это появляющиеся динамические объекты, анализирует их и достраивает карту, определяет, каким образом реагировать на препятствия, где проехать по наиболее безопасному маршруту.


– Антон Александрович, что из себя представляет трактор по функционалу?

– Главное в случае с сельхозтехникой – техникой повышенной опасности – это безопасность. И даже не оптимальность проезда маршрута, с сточки зрения расстояния, как часто понимается у легковых транспортных средств, а оптимальность как одновременное мультипликтирование сразу нескольких параметров, таких, как чётко выстроенный маршрут по расстоянию, затраты топлива, износ шин и главное – максимально безопасный проезд. Трактор не может проехать близко к какому-то важному зданию или рядом с бензоколонкой, необходимо держаться на безопасном расстоянии с транспортными средствами.

Кроме того, если имеются внутренне регламенты предприятия по нахождению персонала в зоне работы сельхозтехники, где, например, запрещается выход сотрудников на закрытые и опасные зоны и происходит незапланированное появление пешехода в зоне работы техники, то беспилотный трактор экстренно реагирует в случае непредвиденных ситуаций: либо сам принимает решение – в случае, если нужно перестроить маршрут. Или уведомляет о ситуации оператора, останавливается и переключается на дальнейшее решение. Если встретил впереди человека, выдаст по связи «Покиньте запрещённую зону, на которой находитесь». Либо выберет вариант «Объехать», если стоит препятствие, к примеру, какой-то ящик, если это предусматривается регламентом.


– Расскажите о начинке этой умной техники.

– Мы специализируемся на разработке новой беспилотной техники. Но имеется в виду то, что не нужно изготавливать заново абсолютно новый трактор без кабины для водителя, который будет беспилотным. Это требует дополнительных производственных мощностей, оборудования и так далее. Нет. Мы берём существующее в серии транспортное средство и из него делаем беспилотник. В идеале использовать модели, у которых уже есть CAN-шина. Если транспортное средство полностью механическое и требуется доработка, то решение имеется – мы проводим модификацию.


 

Первой задачей стоит электрифицировать некоторые элемента трактора. Мы сами проектируем платы: трактор оборудуется вычислительным оборудованием, в котором множество различных вычислительных плат, например для приёма данных системы сенсорики и управления ходовой частью.

Малый трактор, в данном случае для выставочного образца, оборудован системой сенсорики. На нём стоит камера оптического типа и лидар. Более крупная техника оборудуется камерами ближнего и дальнего диапазона, лидарами, радарами и сонарными типами датчиков для обеспечения контроля в ближней зоне. И этого достаточно, тем более, малый трактор – это опытный образец. На основании этого, машина «видит» всё, что происходит: обработка данных происходит как на самом тракторе, так и на удаленном сервере для накопления данных с целью выстраивания дорожной сцены.


– И такое оборудование востребовано?

– Безусловно. У нас имеются проекты решений, как на зарубежной элементной базе, так и на отечественной. Единственное, на отечественной элементной базе решение получится дороже. И для сравнения – у многих беспилотников, которые вы можете увидеть в СМИ, только один лидар обходится в сумму более одного миллиона рублей. Мы же обеспечивали стоимость оснащения беспилотной системой всего транспортного средства до 300 тыс. руб. В случае сельхозтехники цена на комплектующие будет выше.


– Востребована у аграриев такая умная техника?

– Конечно. Эта область, безусловно, востребована. Сегодня на зарубежных фермах уже настраивают беспилотные трактора, которые очень эффективны с экономической точки зрения, опираясь на публикации в СМИ. В России, в партнёрстве с Минским тракторным заводом, также нужно выводить трактора на новый беспилотный уровень. Соответствовать мировым тенденциям.


– Но пока такая техника нечасто встречается?

– За рубежом чаще, как раньше появилась сама беспилотная техника, так и трактора уже в серийном производстве. Иностранные трактора сегодня вспахивают поля, доставляют грузы. В России есть компании, которые делают беспилотники. И мы видим беспилотные комбайны, а вот аналогичных тракторов пока в серии не предлагается. Поэтому, в сотрудничестве с Минским тракторным заводом мы планируем выпускать серийные трактора.


– Антон Александрович, так ли необходимы тракторы беспилотные?

– Спрос рождает предложение. И уже сегодня малым трактором, например, интересовались частные фермера, были запросы. Для чего? Запросы, в первую очередь, для доставки каких-то грузов, второе – для автоматической уборки снега и третье – для любых видов работ на полях. И как только беспилотник готов, под желания определённой компании могут формироваться предложения по включению функционала автоматизации для конкретного вида работы. К примеру, для вспашки или посева, и так далее.


 

Это полностью зависит от того, какое оборудование будет навешено на трактор, который способен выполнять любые задачи, от потребностей конкретного сельхозпредприятия.


– И отсюда следующий вопрос: почему беспилотник, а не человек? С беспилотной техникой выше качество, производительность труда?

– Однозначно, что использование беспилотной техники экономически эффективно для предприятия в перспективе развития общества. Сегодня существуют в мире решения, имеются и внедрения. К примеру, на 10 тракторов, работающих в автономном режиме, может быть один оператор, который вмешается только в экстренной ситуации.

Считаю, что будущее за роботизацией, за беспилотной техникой, и этого не избежать. Бояться того, что водители, механизаторы лишатся рабочих мест, не стоит. В ближайшее время точно. По-прежнему останется обыкновенная техника, а в недалёком будущем пройдёт переход от одних рабочих мест к другим. Например, водителей переведут в техники по обслуживанию, к операторам. Когда исчезают одни рабочие места, появляются десятки других.


– Спасибо за интервью.