Специалисты из России первыми в мире разработали автопилот для сельхозтехники на базе искусственного интеллекта

Буквально пять лет назад в мире еще не существовало нормально работающих нейронных сетей глубокого обучения для определения препятствий в поле и краев стеблестоя, поэтому не было и необходимой для работы и обучения искусственного интеллекта видеоаналитики. На рынке были представлены только «слепые» GPS-методы вождения, которые на практике оказались далеко не лучшими и сильно подмочили престиж автоматизации в сельском хозяйстве.

В России 350 тысяч комбайнов, и ежегодно поставляется еще порядка 35 тысяч единиц техники. В масштабах планеты счет идет на миллионы единиц. Но уже через пять лет, по мнению специалистов из компании-разработчика систем автономного управления транспортом Cognitive Pilot, все зерноуборочные комбайны будут автоматизированы визуальными автопилотами.

«Мы находимся в том моменте, когда у нас уже есть готовые и опробованные технологии, они дешевы и имеют годовую практику эксплуатации, и крупные производители комбайнов с интересом на них смотрят, – говорит генеральный директор компании – разработчика системы Cognitive Agro Pilot Ольга Ускова. – Скорее всего, будет как с автомагнитолами: сначала они ставились в машины как опция, а потом машины стали приходить с уже встроенными магнитолами. Вот и мы сейчас модифицируем старые комбайны, но хотим занять свое место в экосистеме и ставить визуальные автопилоты на все новые комбайны».

Как же работает эта технология и как компания Cognitive Pilot модифицирует имеющиеся комбайны в России и за рубежом?

Так теперь проходит рабочий день оператора комбайна с системой Cognitive Agro Pilot

Комбайнер, он же – оператор или механизатор – приходит на рабочую смену в поле в 7 часов утра. Если это не первый день уборки урожая, то машина стоит уже непосредственно посреди сельхозкультуры в поле. Проводятся настройки под следующий участок, прогревание машины. В девять утра роса сходит с полей, и можно начинать работу. Закончить нужно до темноты, когда влажность снова начинает повышаться. В дождь работать категорически нельзя.

Примерно за две недели надо успеть собрать все зерно, пока оно не переспеет и не осыплется на землю: чем дальше, тем больше будут потери. Начинать раньше тоже нельзя: зерно еще не созрело. Поэтому именно в этот пик нагрузок любой простой, любая ошибка или авария стоят для собственника хозяйства очень дорого.

Смена длится до 14 часов монотонной работы. Что при этом требуется от оператора?

  • Очень аккуратно и ровно рулить комбайном, стараясь двигаться по прямой параллельно скошенному участку. Это основной приоритет живого человека. Это и муторная работа по наблюдению вбок.
  • Следить за режимом уборки культуры: в зависимости от зрелости, высоты и частоты стеблестоя нужно менять 20–22 параметра, включая скорость движения на участке.
  • Смотреть за качеством зерна на выходе – надо иногда смотреть назад.
  • Думать о транспорте для выгрузки зерна – когда и как его вызывать к комбайну в поле.
  • Двигаться при этом согласованно с другими комбайнами.

Краткий итог: человек может или рулить комбайном (управлять движением), или следить за качеством уборки. Водить получается не идеально, потому что комбайн имеет габариты в 12 метров по жатке, и часто остаются большие непрокошенные полосы на поворотах.

Если с человека снять нагрузку по рулению (вождению), резко повышается сбор зерна. В нашей практике прошлого года с одного и того же участка – на 3% за счет того, что у оператора есть возможность точнее смотреть за тем, что происходит впереди. И еще примерно на 3–5% – за счет удержания захвата и больших непрокошенных частей. Плюс благодаря использованию системы исключается возникновение аварий.

Что может роботизированный комбайн с автопилотом:

  • Система ведет комбайн так, как это требуется по особенностям роста текущей культуры, и по тому, как прошли комбайны до него.
  • Позволяет работать вместе смешанному парку: как тем машинам, у которых есть автопилот, так и машинам с ручным управлением.
  • Четко держит расстояние между проходами, обеспечивая минимум непрокошенных участков.
  • Обнаруживает препятствия, классифицирует их и принимает решение, что делать: объезжать, тормозить или, пока есть время, предупреждать оператора.
  • Поддерживает оптимальную скорость в конкретной ситуации.

Основная функция системы Cognitive Agro Pilot сейчас – это не автовождение, а исключение человеческого фактора из работы оператора. Базовый комплект оборудования помогает исключать недозахват жаток и лишние прогоны.

Режимы вождения

По кромке скошенной культуры или обработанной земли, по рядку (кукуруза, подсолнечник), по валку (раздельная уборка), объезд стационарных препятствий, остановка при угрозе столкновения с другой техникой или людьми, определение участков полегшей культуры и предупреждение или остановка перед ними.

Человек полностью разгружен. Он включает систему, отпускает руль и по необходимости контролирует работу машины. Обычно недели уборочной для комбайнеров – это только работа и сон – больше сил ни на что не хватает. Наши пилоты рассказывают, что у них остаются силы для домашних дел. Машины стали лучше выглядеть, потому что после работы операторы имеют возможность заняться техобслуживанием. Те, кто осознанно выбирал больший рабочий день, говорили, что можно легко работать на два часа больше. Они и работали бы больше, но ночью нельзя: роса.

Увеличение производительности смены с численным преимуществом в 10–15% – это еще не всё, это дает три дополнительных дня на уборку, то есть в случае плохой погоды (проливные дожди, в которые зерно прорастает или осыпается) урожай не пропадет, а будет убран целиком с куда большей вероятностью.

Комбайнер разгружен – он может наблюдать за функционалом комбайна, высотой подъема жатки и забивкой жатки все время. Это работа на чувствительность и навык, и раньше она не могла быть качественной из-за постоянного поворота головы в другую сторону, где кромка. Теперь мастера способны брать от машины 100% возможной производительности, что уменьшает себестоимость зерна.

С применением системы внимания оператора стало хватать для выгрузки на ходу, а не переезжать на край поля для разгрузки бункера в грузовик. Теперь грузовик может ехать за комбайном, а комбайнер будет сгружать в него урожай – меньше простоев, меньше пробег, больше производительность смены.

Поскольку комбайн контролирует режим, робот-помощник защищает от ошибок. Владельцы агрохозяйств говорят, что теперь можно смело сажать в машины менее опытных комбайнеров. Обычно нужно три сезона, чтобы человек набил руку (это примерно 1,6 единиц «убитой» техники).

Еще одно преимущество – меньшие зазоры. Раньше промежутки контролировал человек, и они брались с допуском на усталость, к концу смены могли оставаться большие непрокошенные участки. Теперь робот держит норматив в любое время смены.

Механизаторы и руководители хозяйств в один голос говорят, что работа стала проще. У кого не было перегрузчиков зерна, задумались, чтобы их докупить. В разных хозяйствах – разные дневные нормы, обычно это 20–25 гектаров. Теперь спокойно ставят 30, и люди не выматываются.

В ходе сезона уборки урожая 2020 года в автономном режиме более 350 комбайнов, оборудованных Cognitive Agro Pilot, обработали свыше 160 тыс. га площадей и собрали более 720 тыс. тонн урожая.

При помощи отечественных роботизированных технологий на базе искусственного интеллекта в 2020 году было собрано 590 тыс. тонн на 130 тыс. га зерновых культур (пшеница, соя, ячмень, овес, сорго, гречиха и пр.), а также порядка 130 тыс. тонн на 30 тыс. га рядковых и валковых культур (кукуруза, подсолнечник и пр.) в Калининградской, Калужской, Курской, Белгородской, Тамбовской, Пензенской, Ростовской, Томской, Курганской областях, Краснодарском, Красноярском и Ставропольском краях.

За счет использования беспилотных технологий совокупный масштаб экономии – на топливе, сопутствующих материалах, сокращении времени уборочной кампании (количества моточасов) и активной работы комбайнов, амортизации оборудования, продлении срока активной работы техники до капитальных инвестиций, снижении человеческого фактора, оптимизации бизнес-процессов и других параметров – составил более 500 млн рублей.

В сезоне 2021 года показатели будут еще выше, так как количество автономных комбайнов в стране растет.

Клиентами Cognitive Pilot уже стали крупнейшие агрохолдинги России: «ЭкоНива», ГАП «Ресурс», ГК «Степь», «АгроСоюз Юг Руси», «Агрокомплекс им. Ткачева», «Песчанокопская аграрная группа», «Юго-Восточная агрогруппа» и другие.

В ближайшие несколько лет каждый десятый комбайн в России может стать автономным. Также система продается в Латинскую Америку, США, Канаду и КНР.

Андрей Гельцер, директор по продуктам Cognitive Pilot