Турбота про якість ґрунту та нестача робочої сили — головні чинники, які підштовхують фермерів до використання автономних транспортних систем під час жнив. Перші ідеї та рішення у цій сфері з’явилися ще пів століття тому. А що маємо сьогодні?
Зернозбиральні, кормозбиральні, картопляні, бурякозбиральні та овочеві комбайни стають дедалі більшими. Це природна відповідь на зростання площ, обмежені терміни жнив та хронічний дефіцит кваліфікованих кадрів. Потужність техніки завжди була пріоритетом. І хоча в деяких країнах аграрії намагаються зменшувати навантаження на ґрунт, наприклад, шляхом використання (відносно) легких причіпних картопле- чи бурякозбиральних комбайнів, загальна тенденція все ж лишається незмінною: комбайни й далі зростають у розмірах. Це виправдано, якщо бракує людей для транспортування врожаю з комбайна до вантажівок чи перевальних пунктів. Тож чи може автоматизація дати відповідь на цей виклик?
Ag Leader CartACE: система «лідер — слідувач», де дисплей у тракторі автоматично будує лінію руху вздовж лінії руху комбайна
Дослідження 1978 року
Ще у 1978 році Вагенінгенський університет (WUR) випробував на своєму полігоні систему контрольованого руху техніки (CTF) — тоді з радіокерованим трактором і розширеною колією. Попри те, що ці ділянки важко порівняти з масштабами господарств у Східній Європі, Америці чи Австралії, дослідники дійшли висновку: впровадження CTF у Нідерландах може дати відчутний економічний ефект. У країні з дорогими й обмеженими сільгоспугіддями така вигода була особливо цінною.
Сьогодні до цієї ідеї повертаються з новими силами. Наприклад, німецька компанія Nexat почала продавати свій широкопрольотний транспортер для навісного обладнання у Бразилії. Так Nexat фактично відроджує концепцію збереження ґрунту через CTF. У 1970–80-х роках її втілював британський портальний транспортер Dowler із колією 12 м, який швидко став синонімом «широкопрольотного рішення». Якщо Dowler робив ставку на догляд за посівами, то данський виробник Asa-Lift (у складі Grimme) розробив свій Wide Span 9000 (WS9000) з колією 9,6 м спеціально на замовлення фермера Єнса Крістіана К’єльдаля для збирання цибулі. А сучасний Nexat зосереджується вже на 14-метровій колії.
Нідерланди, 1978: радіокерований трактор з розширеною колією для випробувань CTF на полі WUR
Від HWodKa до NXTGEN: пошук рішень у Нідерландах
Прагнення зменшити тиск на ґрунт стимулювало появу в Нідерландах кількох проєктів, спрямованих на автономне транспортування врожаю. У 2005 році група інноваційних фермерів на південному заході країни об’єдналася у фонд HWodKa. Їхня діяльність тривала до 2022 року й передбачала, зокрема, розробку легких автономних транспортних засобів. Однак ініціатива зупинилася через низку причин: складність реалізації, достатньо ефективну наявну логістику (якщо все й так добре, то нащо прагнути кращого?), короткі відстані перевезення та нестачу фінансування.
Подібна ситуація була й з іншими нідерландськими проєктами, серед яких SMARAGD та Lasting Fields, завершені у 2021 році. Продовженням SMARAGD можна вважати проєкт NXTGEN Hightech, розрахований на період 2022–2027 років. Він охоплює напрям Hands-free autonomous harvesting of field-grown vegetables — автономне збирання врожаю на полях (у відкритому ґрунті) без участі людей. Мета цього проєкту: створення автономних роботів для збирання овочів з акцентом на мінімізацію тиску на ґрунт. За допомогою digital twins і моделювання проводять оптимізацію процесів, випробовують машини в польових умовах і працюють над масштабуванням технологій для реального застосування.
Окремим прикладом інноваційної підтримки є проєкт на північному заході країни, де з 2024 року Microsoft щороку виділяє для фермерів 1 мільйон євро. Ця ініціатива пов’язана з розгортанням дата-центрів компанії в регіоні, й одним із пріоритетів стала саме оптимізація процесів збирання для мінімізації впливу на ґрунт.
Концепція HWodKa: візуалізація легких автономних транспортерів із перевантажувальним пристроєм (створена майже 10 років тому)
Принцип «лідер — слідувач» на практиці
Американська компанія Kinze Manufacturing, відома своїми зерновими причепами, була однією з перших, хто випробував концепцію «лідер — слідувач». Ще у 2011 році вони створили систему, в якій безпілотний трактор з бункером може слідувати за зернозбиральним комбайном і автономно під’їжджати до нього. Проте після 2015 року новини про цю розробку зникли.
Нині технологія «лідер — слідувач» (leader — follower) активно розвивається і вже має комерційні реалізації від Ag Leader (додаток CartACE), John Deere (Machine Sync), PTx Trimble (OutRun) та Raven (Cart Automation).
Зокрема, Ag Leader CartACE, доступний на ринку з 2020 року, працює з комбайнами, обладнаними системою моніторингу врожайності Ag Leader, а також тракторами з автоматичним керуванням цієї ж марки. Система допомагає оператору зернового бункера бачити, коли і де потрібно здійснити розвантаження, а також прокладає оптимальний маршрут. Дисплей у тракторі автоматично генерує напрямну лінію вздовж комбайна, після чого оператор натискає кнопку й активує автопілот. Хоча відповідальність за безпечне керування лишається на людині, оператор може більше зосередитися на процесі збирання.
Для роботи CartACE потрібні: DisplayCast (одноразове розблокування, 820 дол.) та AgFiniti Essentials (підписка 350 дол./рік).
John Deere пропонує свою систему Machine Sync з 2012 року. Компанія заохочує клієнтів у найближчі роки зосередитися на автоматизації процесів збирання врожаю, де Machine Sync є ключовим елементом.
OutRun дає змогу перетворити вже наявні трактори різних марок на безпілотні
PTx Trimble у 2024 році представила систему OutRun в Австралії та США. Вона доступна для тракторів Fendt 900 Vario (2019 р. в. і новіших) та John Deere 8R (2014 р. в. і новіших з трансмісією IVT) і орієнтована на збирання кукурудзи та сої. Поступово функціонал і підтримку поширюватимуть на інші культури, моделі та ринки. OutRun — це автономна платформа, яка дає змогу вже наявним тракторам працювати без водія. Оператор комбайна може відправити бункер до визначеної зони розвантаження, використовуючи повторно вже пройдені маршрути для зниження ущільнення ґрунту. Почавши з управління зерновим бункером, OutRun у перспективі отримає можливості для інших операцій: обробітку ґрунту, внесення добрив тощо. Вартість рішення надають дилери PTx Trimble.
Raven (частина CNH Industrial) у 2020 році вивела на північноамериканський ринок свою систему Cart Automation. Вона ґрунтується на технології AutoCart, розробленій компанією Smart Ag, яку Raven придбала наприкінці 2019 року. Зараз Cart Automation виходить і на ринок Західної Європи. Найбільший інтерес до неї, за словами компанії, проявляють фермери з Німеччини, що вирощують кукурудзу на біогаз і стикаються з браком кваліфікованих водіїв для тракторів з причепами.
Отже, попри спільну ідею «лідер — слідувач», підхід компаній відрізняється:
- John Deere робить ставку на інтеграцію Machine Sync у власну екосистему, поступово розширюючи можливості автоматизації всередині бренду.
- PTx Trimble пропонує більш відкрите рішення — OutRun, яке дає змогу перетворити вже наявні трактори різних марок на безпілотні, з перспективою розширення на інші операції, а не лише транспортування зерна.
- Raven зосереджується на простій у використанні автоматизації для ринку, де бракує операторів. Її Cart Automation — це прагматичне рішення, орієнтоване насамперед на господарства з високим дефіцитом кадрів.
John Deere пропонує свою систему Machine Sync з 2012 року
Наступний крок — стандартизація
Наразі більшість рішень мають закритий характер і сумісні лише в межах однієї марки. Проте AEF (Agricultural Industry Electronics Foundation), відома завдяки стандарту Isobus, працює над розробкою рекомендацій для машинного зв’язку (M2M) між технікою різних брендів. Йдеться про бездротову взаємодію техніки на полі.
Isobus (ISO 11783) дає змогу трактору й знаряддю «говорити» однією мовою, але для цього потрібні кабелі. Мета AEF — створити бездротову систему зв’язку, таку ж універсальну. AEF Project Team 11 працює над комунікацією Wireless In-field Communication — бездротовим зв’язком між машинами прямо в полі. Це і є M2M зв’язок (Machine-to-Machine), який має забезпечити:
- сумісність між приладами різних виробників;
- планування дій та обмін даними в реальному часі;
- безпечну й надійну передачу даних — включно з елементами кібербезпеки і стандартами радіозв’язку.
AEF задає конфігурації радіочастот і транспортного рівня, створює бібліотеки для розробників, проводить Plugfests і випробування на відповідність стандартам. У майбутньому ці напрацювання можуть стати частиною ISO-стандарту ISO 16867 — стандарту бездротового зв’язку у сільському господарстві. Утім, за прогнозами експертів, знадобиться ще кілька років, перш ніж аграрії та підрядники зможуть повною мірою скористатися перевагами цієї технології.
