Автопилоты — те инструменты, которые увеличивают рентабельность производства за счет повышения эффективности использования техники.
За последние годы отношение украинских фермеров к необходимости модернизации ведения хозяйства изменилось. Если раньше фермеры предпочитали приобретать простую технику с недорогим обслуживанием и ремонтом, то сейчас приобретается всё больше современной специализированной техники.
Украинские дистрибьюторы считают, что еще три года назад техника с навигацией не пользовалась популярностью. Сегодня же большинство проданных тракторов имеют, как минимум, подготовку под навигационную систему.
Во многом этому способствует удачный опыт внедрения технологий точного земледелия. Хозяйства, установившие системы параллельного вождения, уже не возвращаются к старым способам навигации, когда при выполнении предпосевных и посевных работ человеческий фактор имел решающее значение. Следующим шагом автоматизации фермерского парка является приобретение подруливателей и автопилотов.
Среди плюсов автоматизации автопарка — увеличение точности всех видов полевых работ, сокращение сроков работ, улучшение качества сева и культивации, экономия топлива и вносимых веществ и, как следствие, повышение урожая при снижении его себестоимости.
Системы автоматического вождения
Системы автоматического вождения используют для увеличения точности управления сельскохозяйственной техникой. При доукомплектовании трактора или комбайна оборудованного курсоуказателем, система автоматического вождения использует его сигналы для корректировки курса. Существует три основных типа устройств:
- подруливающая система;
- электрический автопилот;
- гидравлический автопилот.
Если точность навигации одинаковая и обеспечивается мощностью антенны приёмника и типом использованной дифпоправки, то точность следования курсу отличается. Гидравлический автопилот характеризуется наибольшей точностью вождения. Устройство автопилота интегрируется с гидравлической системой исключая рулевое управление, обеспечивая максимальную точность следования курсу.
Подруливающие устройства
Подруливающее устройство совместимо практически со всеми моделями тракторов. Для малых хозяйств с устаревшим автопарком подруливатель оптимальный вариант для автоматизации. Эффектом от установки подруливающего устройства будет увеличение качества сева и обработки. Производители обещают точность работы до 5 см в зависимости от приёмника сигнала и типа дифпоправки.
Подруливатель — простое и надёжное оборудование. Он монтируется на рулевую колодку без снятия руля. На старые модели техники производства бывшего СССР (МТЗ) приходится приваривать на колодку кронштейн для крепления. Корректирующий сигнал с агронавигатора поступает на контроллер регулирующий работу электромотора, приводящего в движение ролик осуществляющий вращение руля. Процесс монтажа или переустановки занимает не более 10 минут. Может использоваться на нескольких единицах техники.
В некоторых ранних моделях были возможны проскальзывания руля, но современные модели избавлены от данных дефектов. Для перехода на рулевое управление достаточно поворота руля, из-за чего на старых тракторах с жёстким вращением система может определить сопротивление как вмешательство оператора. Чем выше крутящий момент двигателя, тем качественнее управление механизмами с жёстким рулевым управлением. В современных моделях рассчитывается поправка на люфт, настраивается усилие на ручное вмешательство в управление.
Точность выполнения работ техникой оборудованной подруливающим устройством от 15 см. Это допустимая погрешность для предпосевной культивации, возделывании культур сплошного сева или внесения удобрений, но она неприемлема для возделывания пропашных культур. Для выполнения работ требующих точность 5-7 см, как правило, требуется установка автопилота.
Источник: ravenprecision.com
Электрический автопилот – автоматический подруливатель
Электрический автопилот осуществляет управление техникой без встраивания в гидравлическую систему. Это более экономный вариант для неподготовленной разработчиком техники. Комплектуется подруливающим механизмом с креплением на вал, навигационным контроллером, деталями для крепежа и кабелями для питания.
Автопилот в зависимости от модели устанавливается без снятия рулевого колеса (Raven Smartsteer, OnTrac3), или требует установки электрического руля (TopCon X25, AgGPS EZ-Pilot). Электрический руль может устанавливаться на трактор любого производства, в том числе на неподготовленные модели.
Электрические автопилоты оснащены встроенными компасами, технологиями компенсации неровностей, датчиками угла поворота, гироскопами, акселерометрами. Электрическим рулём так же можно управлять вручную. При ручном вращении выключается сцепление руля с приводом электродвигателя. На отдельных моделях включение/выключение может производиться с помощью специальной педали или сенсорного дисплея.
В отличие от подруливателя, при управлении электрическим автопилотом вращающее усилие передаётся непосредственно на вал, что исключает влияние люфта на точность, за счёт надёжного сцепления устраняется скольжение.
Для лучшей совместимости рекомендуется использовать электрический автопилот и курсоуказатель одной фирмы. Доступные на украинском рынке модели: электрическое подруливающее устройство OnTrac3 используется с навигационными дисплеями Ag Leader, подруливающее устройство Raven Smartsteer с системой параллельного вождения Raven Cruizer, EZ-Pilot с навигационным оборудованием фирмы Trimble.
Гидравлический автопилот
Система гидравлического автопилота включает в себя гидравлический управляющий блок, контроллер с приёмником сигнала и датчик положения колёс. Обеспечивает точность управления при работе на полях с уклонами и перепадами высот. Агрессивность возвращения на курс настраивается оператором.
Эффект установки гидравлического автопилота — достижение максимальной точности всех видов работ (сплошная культивация, предпосевная культивация, сев, междурядная культивация, опрыскивание, внесение удобрений и др.), увеличение производительности за счёт работы в ночное время.
При многократном проходе техники по одному и тому же маршруту неизбежно укатываются колеи. При применении менее точных систем автоматического вождения колея имеет неровности с которыми сложно бороться при выполнении работ в конце сезона. Колея сельхозтехники оборудованной гидравлическим автопилотом ровная и не влияет на выполнение точности работ. Это важно при обработке пропашных культур. Улучшается точность межрядной культивации, обеспечивается защита растений при внесении гербицидов.
Несмотря на максимальную автономность машине всё ещё необходимо присутствие оператора. Автопилот не способен распознавать препятствия на пути следования, для их объезда необходимо переходить на рулевое управление. Лишь некоторые модели способны самостоятельно выполнять разворот, который также выполняется при помощи оператора. Водитель поднимает сеялку и начинает маневр разворота, после чего передаёт управление автопилоту, который завершает маневр по оптимальной траектории возвращаясь на курс с минимальным смещением.
Время возвращения на курс отличается в зависимости от мощности гидроблока. При недостаточной мощности (до 100 литров в минуту) на крупных тракторах может наблюдаться рыскание руля с плавным выходом на курс. Для устранения этого эффекта мощность гидроблока автопилота должна быть сопоставимой с мощностью гидравлической системы агротехники.
Источник: agromedia
Как выбрать тип устройства?
При выборе типа устройства, кроме фактора цены, необходимо учитывать для какой техники оно приобретается. Современные модели тракторов от ведущих производителей способны обеспечить высокую точность и с подруливающим устройством. В то же время для оборудования автопилотом старых тракторов производства стран бывшего соцлагеря, могут понадобиться дополнительные усилия.
В новых моделях сельхозтехники производители зачастую предусматривают установку автопилота. В этом случае, фермеру для его использования достаточно установить навигационное устройство и дисплей. Разработчики идут навстречу фермерам, упрощая подключение функции автопилота. Последние модели тракторов John Deere оборудованы встроенным дисплеем, к некоторым моделям (Topcon AGI-4) прилагается даже модем и RTK-связь.
При обработке пропашных культур порой требуется точность 2-2,5 см, которую можно обеспечить только с применением RTK-сети. Не все хозяйства могут себе её позволить, а значит приобретение гидравлического автопилота может не принести ожидаемых результатов.
Тип используемой дифпоправки также учитывается при выборе устройства. Следующие типы дифпоправок обеспечивают точность: EGNOS — 15-30 см, e-Dif — 15-20 см, Omnistar VBS – 15-20 см, Omnistar HP/XP — 5-10 см, RTK — 2-3 см в радиусе 25 км.
Украинский рынок
Ведущие производители систем автоматического вождения представленные на украинском рынке – TopCon (Япония), Raven (США), Trimble (США), Ag Leader (США), John Deere (США), Hexagon (Швеция). Их продукция отличается надёжностью в работе и оригинальностью технических решений.
Оборудование становится универсальнее, устраняются недостатки ранних моделей. Моторы на новых моделях автопилотов имеют повышенный крутящий момент и не издают шума во время работы. В автопилоте OnTrac3 фирмы AgLeader увеличенный крутящий момент достигается с помощью механического блока привода без сцепления и щеток. Производители Trimble утверждают что их модель EZ-Pilot имеет крутящий момент на 30% выше чем у аналогов, сохраняет возможность телескопической регулировки высоты рулевого колеса.
Упрощается монтаж изделий и увеличивается надёжность соединения. Мотор HexDrive от компании Hexagon устанавливается на вал рулевого управления, его высокая мощность позволяет уверенно управлять мощными агрегатами, включая МТЗ 82 и “Кировец”. Механический автопилот SmarTrax MD от Raven устанавливается на шкивы рулевой колонки и благодаря особенностям конструкции получил точность до 2,5 см при использовании RTK-поправки.
Увеличивается точность управления, которая с применением современных поправок у разных моделей достигает 2,5-5 см. Система AES-35 от TopCon позиционируется как самое точное рулевое управление. Имеется возможность работы с датчиками угла поворота колес, что значительно повышает точность управления в сложных условиях. Девятиосевой механизм компенсации неровностей рельефа модели OnTrac3 справляется с управлением в самых сложных условиях рельефа, при наличии значительных впадин, уклонов, холмов.
Также у разных производителей техника может иметь свои отличительные особенности. Интегрированная система AutoTrack компании John Deere при использовании с системой AutoTrack Vision использует установленную спереди агрегата камеру для коррекции курса. Если при посевных работах в проходе сеялки были отклонения от курса, то колёса техники не будут попадать на ряды.
Автопилот SmarTrax MD имеет функцию запоминания люфтов, память на 3 машины. Модель AES-35 имеет высокую износостойкость и защищена от воздействия неблагоприятных погодных условий что даёт возможность использования на сельхозмашинах с открытой кабиной.
Ведущие фирмы производители не забывают и о малых фермерских хозяйствах, например система автоматического управления HexDrive предлагает все основные достоинства конкурентов за меньшую цену.
Автопилоты встраиваемые в гидравлику не могут быть установлены на неподготовленную производителем к установке модель, если трактор находится на гарантии. Для таких случаев система Topcon ACU предусматривает использование дополнительного электромагнитного клапана Topcon PS-4 для осуществления точного гидравлического вождения. Модель компании Trimble — Autopilot Electric Motor Drive (AP EMD) была разработана на основе составляющих двух систем автоматического вождения: электромотора системы EZ-Pilot — SAM200 и навигационного контроллера системы Autopilot — NavIII, что позволяет добиваться высокой точности вождения на технике находящейся на гарантии.
Trimble EZ-Pilot. Источник: maquinac
Повышается скорость выполнения работ. Многие модели способны осуществлять управление на скорости до 40 км/ч. Автопилот SmarTrax RTK от Raven имеет лучшие в своём классе рабочие скорости — до 45 км/ч. Благодаря наборам монтажных комплектов может быть установлен на разные модели тракторов.
Повышается уровень автоматизации выполнения работ. Система iTEC Pro на тракторах John Deere объединяет систему AutoTrack с функциями контроля разворота в конце полосы, управления всеми рабочими процессами. Пульт дистанционного управления VDC, в комплекте автопилотов TopCon, — клавиатура позволяющая выполнять повторяющиеся операции с помощью нажатия кнопки. Для удобства оператора клавиши настраиваются индивидуально. Пульт VDC крепится на подлокотнике и упрощает внесение корректив в работу техники.
Автопилот GeoSteer фирмы AgLeader благодаря технологии Flex способен (непродолжительное время) автономно продолжать работу в случае потери DGPS-сигнала до его возобновления.
Автоматизация производства и минимизация влияния человеческого фактора — основная тенденция развития сельскохозяйственной отрасли. Автопилоты не знают усталости, не теряют концентрацию, не нуждаются в сне и обеспечивают точность, которую не сможет обеспечить человек. Следующим этапом станет внедрение беспилотных систем с автономным принятием решений. Уже сегодня в полях работают сельскохозяйственные роботы, трактора и комбайны без водителей. Процесс автоматизации запущен, и ведение хозяйства устаревшими методами безвозвратно уходит в прошлое.
