Vilkikų, lengvųjų automobilių ir specialiosios technikos vairuotojai gerokai anksčiau pradėjo naudotis GPS/DGPS navigacijos įrenginiais, palyginti su savaeigėmis žemės ūkio mašinomis, kurios ilgą laiką buvo laikomos technologijų autsaiderėmis.
Požiūris pasikeitė, kai buvo suprasta, kad kaštus technologiniuose žemės ūkio procesuose galima sumažinti iš esmės vieninteliu keliu - didinant darbų atlikimo tikslumą. Šiuo metu tiksliojo ūkininkavimo sistemų įdiegimu suinteresuoti ne tik gamintojai - apčiuopiamos naudos tikisi ir patys žemdirbiai.
Navigacinių sistemų palyginimas
Ar visi navigacinės įrangos tiekėjai siūlo tapačius, vienodai išbaigtus projektus? Šis klausimas kilo žurnalo „Top Agrar“ specialistams, kurie patikrino keturias skirtingų gamintojų automatinio vairavimo sistemas.
Specializuotų gamintojų siūlomos sistemos yra universalesnės už integruotąsias, kurios jau yra sumontuotos įsigytoje mašinoje. Nors visi didelės galios John Deere 8030 serijos traktoriai yra parengti automatinei AutoTrac vairavimo sistemai įdiegti, universaliąsias sistemas patogu perkelti iš vienos mašinos į kitą, ko negali integruotoji sistema.
Lygiagretaus vėžių sekimo sistemos
Paprasčiausias ir pigiausias sprendimas optimalaus tikslumo link - lygiagretaus vėžių sekimo sistemos. Jų funkcija yra pagalbinė, nes vairuotojui indikacija apie važiavimo tikslumą pateikiama horizontalioje juostoje. Joje išdėstyti skirtingą nuokrypį nuo užsiduotos trajektorijos identifikuojantys skirtingos spalvos (žalios-raudonos) šviesos diodai. Lygiagretaus vėžių sekimo sistemos be vairuotojo yra bejėgės. Tuo tarpu brangesnės automatinio vairavimo sistemos per elektrinius ar hidraulinius valdiklius pačios perima mašinos vairavimą.
Savaeigės mašinos vairą gali sukti šalia vairo rato standžiai pritvirtintas pozicinis elektros variklis arba papildoma vairavimo sistemos siurblio-dozatoriaus pavara. Pirmieji įtaisai yra pigesni ir universalesni už naudojamus integruotose sistemose.
Bandymų rezultatai ir sistemų analizė
Žurnalo „Top Agrar“ atliktuose bandymuose nei viena sistema nebuvo įvertinta blogai. Lūkesčius geriausiai pateisino kompanijos „John Deere“ universali automatinio vairavimo sistema Universal AutoTrac. Sistemos dinaminis koridorius, t. y. paklaida nuo užsiduotos trajektorijos, siekė ±20 cm. Tai buvo geriausias rezultatas.
Kitų trijų sistemų paklaida, dirbant didesniais greičiais, viršijo ±50 cm ribą. Palyginimui, su lygiagretaus vėžių sekimo sistema paklaida buvo du kartus didesnė ir siekė 1 m. Ši paklaida tuo didesnė, kuo toliau prietaisas pritvirtintas nuo vairuotojo regos lauko, pvz., šone ar gale.
Valdymo mechanizmai ir kainų skirtumai
Trijose iš keturių bandytų sistemų vairą suko papildomas 12 V elektros variklis. Kompanijų „John Deere“ ir „Trimble“ elektrinius valdiklius patogu ir paprasta pritvirtinti. Įdiegti „AutoFarm“ sistemą užima daugiau laiko, nes valdiklis tvirtinamas ne šone, bet ant vairo rato iš viršaus. „Agrocom“ sistema „eDrive“ yra integruota į mašinos vairavimo hidraulinę sistemą, o tai mažina jos universalumą. Dėl brangesnių hidraulinių komponentų sistemos kaina atitinkamai irgi didesnė - 12 490 EUR (apie 43,1 tūkst. Lt). Kitos, lengviau pritaikomos bet kokiai savaeigei mašinai, yra pigesnės: nuo 7 iki 12 500 EUR (24,2-43,2 tūkst. Lt).
Naudojimo efektyvumas ir tikslumo poreikis
Automatinio vairavimo sistemas ypač efektyvu naudoti dirbant su prikabinamais arba savaeigiais trąšų barstytuvais, purkštuvais, bet kokiais didelio darbinio pločio dirvos dirbimo agregatais. Tačiau darbui su sėjamosiomis ir sodinamosiomis reikalingas didesnis tikslumas, o nemokamų korekcinių signalų tikslumas ±50 cm ribose yra nepakankamas.
Visos bandytos automatinio vairavimo sistemos gali priimti tikslesnius, todėl apmokestintus, RTK-DGPS signalus. Jų dėka galima pasiekti ±1 cm tikslumą. Svarbu ne tik tai, kad prietaisai gali priimti didelio tikslumo signalą, bet ir tai, kaip jie šį tikslumą realizuoja praktiškai. Šioje kategorijoje išryškėja gamintojo montuojamų integruotųjų, elektrohidraulinių sistemų pranašumai, nes netiesioginis vairavimo sistemos valdymas gali riboti galimybes.
Jutiklių ir valdymo algoritmų ypatybės
Kompanijų „John Deere“ ir „Trimble“ automatinio vairavimo sistemose montuojami tikslesni mašinos pagreitį ir skersinį pokrypį matuojantys jutikliai. Pastarieji jutikliai būtini nustatant reikiamą važiavimo trajektoriją šlaituose ar nelygioje vietovėje. „AutoFarm“ sistemos skersinį pokrypį matuojantis jutiklis įsigyjamas papildomai, nes ne visi ūkiai dirba sudėtingesnėmis sąlygomis. Panašias įrangos įsigijimo sąlygas siūlo ir „Agrocom“.
Įdiegus automatinio vairavimo sistemą, vairuotojui būtina pasirinkti darbinį greitį, mat sistemose įdiegti skirtingi valdymo algoritmai dirbant mažesniais ir didesniais greičiais. Geriausiai ši problema išspręsta „Agrocom“ gaminamoje sistemoje. Jautriausios, standartų nustatytas normas atitinkančios yra „John Deere“ ir „Trimble“ kompanijų sistemos. Be to, į „Trimble“ gaminamą įrangą įdiegtas dar ir automatinės adaptacijos prie važiavimo greičio protokolas.
Bandymų metodika ir galulaukių valdymas
Automatinio vairavimo sistemos, kurių valdikliai tvirtinami prie vairo, buvo išbandytos dirbant su vidutinės galios traktoriumi John Deere 6820S. Integruota vairavimo sistema „Agrocom Outback“ jau buvo įdiegta į „Claas Ares 826“ traktorių. „Top Agrar“ specialistai įvertino keturių sistemų konstrukcijas, naudojimosi jomis patogumą bei valdymo tikslumą. Bandymams pasirinktas 10 ha laukas.
Visoms sistemoms nustatyti nuvažiuota 130 m ilgio juosta (pradžios ir pabaigos nustatymo taškai A ir B). Tuomet, pasirinkus 24 m pločio technologines vėžes, su kiekviena sistema pravažiuota po penkis kartus. Kiekvieno važiavimo paklaida buvo nustatyta mobiliuoju RTK-DGPS signalų imtuvu. Jo pagalba ±1 cm tikslumu nustatytos bazinės linijos, kurios vėliau buvo palygintos su gautomis atskirų važiavimų metu.
Nė viena iš bandytų sistemų negali automatiškai valdyti traktoriaus galulaukėje. Tačiau tokią sistemą šį rudenį pasiūlys kompanija „John Deere“ didelės galios 8030 serijos traktoriuose. Juose firminės AutoTrac sistemos galimybės praplėstos, suderinus ją su patobulinta komandų sekos sudarymo programa iIMS Pro.
Visose bandytose sistemose traktoriaus valdymą galulaukėje turi perimti vairuotojas. Stebėdamas parodymus ekrane, jis turi surasti kitų technologinių vėžių pradžią. Mažiausiai informatyvi pasirodė sistemos „Agrocom Outback“ vėduokle išskleista šviesos diodų juosta, turinti rodyti nuokrypį nuo pasirinktų technologinių vėžių. Geriausia grafika yra „AutoFarm OnTrac“ įrenginyje. Jame pateikiamas ne įprastinis dvimatis ir monochrominis, o erdvinis ir spalvotas vaizdas.
Ekranų informatyvumas ir navigacijos greitis
Kuo greičiau automatinio vairavimo sistema leidžia įvažiuoti į naujas technologines vėžes, tuo vairuotojui daugiau laiko lieka paruošti agregatą darbui. „John Deere“ bei „Trimble“ gaminamos sistemos leido pradėti technologinę operaciją traktoriui visiškai dar neapsisukus arba šiam stovint skersai technologinių vėžių. Pasitaikančias klaidas kompensuoja didelis Universal AutoTrac sistemos tikslumas, kuris išlieka net ir važiuojant didesniais greičiais. EZ-Steer sistema gerokai lėčiau atranda tikrąsias technologines vėžes, priversdama be reikalo sukinėti vairą tai į vieną, tai į kitą pusę. AutoFarm OnTrac tik tada atranda technologines vėžes, kai vairuotojas apsuka traktorių maksimaliai tiksliai.
„Outback eDrive“, „OnTrac“ ir „EZ-Steer“ sistemų ekranuose parodomos virtualaus lauko pakraščių juostos. Šie duomenys netenka prasmės dirbant kalvotose vietovėse, kuriose nustatyti tariamo lauko ribas gerokai sudėtingiau. Universal AutoTrac sistema vairuotoją perspėja garsiniu signalu, jei jis apsisukdamas netyčia įvažiavo į tariamo lauko ribas.
„Outback eDrive“, „Universal AutoTrac“ ir „EZ-Steer“ sistemose galima pačiam nustatyti lauko ribas, vieną kartą traktoriumi aplink jį apvažiavus. Nors tai logiškas sprendimas, dirbant ne tik kintamą reljefą turinčiuose laukuose, tačiau įvesti duomenis ir programuoti galėtų būti paprasčiau. Virtualius lauko kontūrus sunkiausia nustatyti „Agrocom Outback eDrive“ monitoriuje. Kur kas geresnis vaizdas „John Deere AutoTrac“ sistemos naujajame daugiafunkciniame terminale „GreenStar II“.
Tikslumo ir sistemų specifika
Nors gamintojai deklaruoja, kad automatinio vairavimo sistemos gali valdyti traktorių, šiam važiuojant ne tik tiesiai, bet ir atlikti sudėtingus posūkius (pvz., apvažiuojant kliūtis), važiuoti kreive, tačiau tuomet visos valdymo sistemos praranda dalį tikslumo. Daugmaž tolygiai ir tik esant nedideliems nuokrypiams veikia „Outback eDrive“ ir „EZ-Steer“ sistemos.
Remiantis gautais duomenimis, beveik visų automatinio vairavimo sistemų nuokrypis nuo bazinių technologinių vėžių yra ne didesnis kaip 0,5 m. Tačiau didėjant greičiui, pasitaiko išimčių.
Tiksliausia pripažinta „John Deere AutoTrac“ automatinio vairavimo sistema. Traktorius su „AutoTrac“ sistema nuo bazinių vėžių nukrypo ne daugiau kaip 0,2 m. Pertrūkių sistemos darbe praktiškai nebūta. Tuo tarpu kitų sistemų tikslumas mažesnis, jos dirbo su pertrūkiais. „Outback eDrive“ ir „Trimble EZ-Steer“ sistemų nuokrypis - apie 0,5 m. „AutoFarm OnTrac“ darbo specifika pasirodė keista: važiuojant nedideliu (5 km/val.) greičiu, jos tikslumas buvo gerokai didesnis negu greitį padidinus iki 12 km/val.
Valdymo tikslumą lemia ne tik pačių sistemų kokybiniai parametrai, bet ir korekcinis signalas. Šiuo metu nemokamas Egnos korekcinis signalas yra tikslesnis už anksčiau įdiegtus signalus.
Į „Trimble EZ-Steer“ sistemą įdiegtas nustatymus palengvinantis originalus programinis protokolas, kurio paskirtis, nepriklausomai nuo greičio, automatiškai išsaugoti didžiausią tikslumą.
Dažniausiai sistema aktyvuojama, vos tik pradedama važiuoti naujomis technologinėmis vėžėmis. Vairuotojui įjungus automatinio vairavimo režimą, atsakomybę už teisingos trajektorijos išlaikymą prisiima automatinio vairavimo sistema. Nedaug pasukus vairą, valdymo sistema traktorių grąžina atgal į reikiamas vėžes. „John Deere“ ir „Trimble“ gaminama įranga iš vairuotojo perima vairavimą anksčiau negu kitos bandytos sistemos, atskirais atvejais - traktoriui dar neprivažiavus naujų technologinių vėžių ar jam dar stovint skersai važiavimo krypties.
Automatinis vairavimas ir GPS
Signalų tinklas ir tikslumo didinimas
Visuose navigacijos prietaisuose įdiegta dar 1974 m. JAV sukurta ir Vietnamo konflikte panaudota globalinė padėties nustatymo sistema GPS (Global Positioning System), kuria bet kuriuo laiko momentu nustatoma objekto padėtis. Nuo 1990 m. JAV gynybos ministerija leido GPS naudoti civilinėms reikmėms.
24 palydovų, 6 skirtingomis orbitomis aplink Žemę skriejančių 20 tūkst. km aukštyje tinklas užtikrina 10 m tikslumą. Lygiagretaus važiavimo metu reikalingos tikslesnės koordinatės, todėl naudojama diferencinė globalinė padėties nustatymo sistema (DGPS). Pastaroji skirta būtent GPS paklaidoms eliminuoti ir yra gaunama iš bazinių stočių radijo švyturių ar korekcinių imtuvų.
Tam tikrose vietose esančios bazinės stotys nuolat stebi visų palydovų judėjimo orbitas ir tikslias padėtis. Tiksliai žinomose vietose įrengti korekciniai imtuvai, priimantys GPS palydovų siunčiamus signalus. Pagal juos apskaičiuojama objekto buvimo vieta ir palyginama su žinomomis koordinatėmis. Matavimų skirtumas ir yra matavimų paklaida. Ši korekcija atliekama nuolat, o korekcinis dydis yra siunčiamas imtuvams. Todėl visa dirbanti įranga operacijas atlieka gerokai tiksliau.
Norint savaeigę mašiną valdyti ypač tiksliai, reikalingas dar didesnio tikslumo korekcinis signalas. Visi bandyti prietaisai naudojo nemokamą Egnos korekcinį signalą, išskyrus vieną - John Deere sistemą, kuri naudoja StarFire 1 (SF1) signalą. Abiejų signalų dėka pasiekiamas 20-50 cm tikslumas.
Nemokami korekciniai signalai siunčiami ir Omnistar. Tačiau tikslesni signalai apmokestinami. Tokius siunčia, pavyzdžiui, John Deere SF2. Dar tiksliau (±1 cm) veikia RTK-DGPS. Tačiau šiai įrangai būtina papildoma referencinė stotis, ne tik priimanti signalus, bet ir siunčianti juos traktoriuje sumontuotam imtuvui. Tokia stotis yra kilnojama ir įrengiama dažniausiai dirbamo lauko pakraštyje. Be abejo, tokia įranga yra brangiausia.
Nuo 2011 metų turėtų veikti Europos palydovinė sistema Galileo, pasiūlysianti tikslesnę alternatyvą amerikietiškajai GPS/DGPS sistemai.
Rekomendacijos ir sistemos specifika
Prieš įdiegiant tiksliojo ūkininkavimo sistemą, galima atsižvelgti ne tik į autoritetingų leidinių atliktus tyrimus, bet ir į mokslininkų rekomendacijas. Didžiosios Britanijos mokslininkai nustatė, kad tiksliojo ūkininkavimo sistemą racionalu įdiegti didesniuose ūkiuose, kurių dirbamos žemės plotas yra 1,4 karto didesnis už taikančiųjų tradicinę žemdirbystę.
Agrocom Outback eDrive
- Gelbsti vairuotojui, tačiau standartinės sistemos negalima įdiegti kitose savaeigėse mašinose.
- Net ir neturėdama grafinio ekrano, integruotoji sistema yra brangi.
- Montavimas: daug atskirų detalių (valdymo variklis, GPS antena ir du elektrohidrauliniai vožtuvų blokai), kurias sumontuoti užtrunkama beveik keturias valandas. Ne visos detalės išdėstytos patogiai. Norint sistemą įrengti kitose mašinose, papildomi hidrauliniai komponentai kainuoja 3 750 EUR (apie 12,9 tūkst. Lt).
- Paruošimas darbui: funkcijos valdomos paprastai ir logiškai. Bazinė įvestis (A-B linija) atliekama tris kartus paspaudus mygtuką. Šviesos indikatorius parodo, ar sistemą pasiekia DGPS signalas.
- Apsisukimas galulaukėje: naujos technologinės vėžės nurodomos vėduokle išdėstytais šviesos diodais. Nedideliuose laukuose tiksliai apsisukti reikia atidumo ir patirties. Galulaukės ribos gali būti išsaugotos sistemos atmintyje.
- Darbo metu: važiuojant vairo ratas nejuda. Važiuojant atgal sistema...
tags: #automobilio #dinaminis #koridorius