Innovation Lab: CLAAS na targach Agritechnica 2023 prezentuje zrównoważoną i autonomiczną technologię dla rolnictwa przyszłości

Oprócz Innovation Alley do prezentacji nowych produktów w centrum stoiska targowego służy Innovation Lab przedstawiający zautomatyzowaną, autonomiczną i zrównoważoną przyszłość technologii rolniczej.

CLAAS wkracza w tym roku na wiodące na świecie targi techniki rolniczej Agritechnica z innowacyjną koncepcją stoiska i zmodernizowaną, jeszcze bardziej przyjazną dla klienta ofertą. Na powierzchni ponad 5800 m² zostały zaprezentowane produkty i nowości CLAAS, takie jak EVION, seria DISCO 9700 i XERION serii 12, ale także po raz pierwszy można poznać projekty rozwojowe w obszarach kabina/HMI, autonomia i napędy alternatywne. W Innovation Lab na stoisku CLAAS w hali 13 zainteresowani rolnicy, usługodawcy, studenci i uczniowie będą mieli okazję z bliska zapoznać się z różnymi technologiami przyszłości i porozmawiać z pracownikami CLAAS - innowacja łączy się tu z interakcją, dyskusją.. Niektóre z prezentowanych badań i projektów będą gotowe do produkcji seryjnej w perspektywie krótko- i średnioterminowej i zostały już nagrodzone srebrnym medalem Agritechnica Innovation Award, inne natomiast są nastawione na bardziej długoterminowy rozwój.

Autonomiczny XERION: duży ciągnik do wysoce zautomatyzowanych i autonomicznych prac polowych

Na targach Agritechnica 2023 CLAAS po raz pierwszy zaprezentuje prototyp autonomicznego, dużego ciągnika. XERION 12.590 TERRA TRAC został w tym celu wyposażony w odpowiednie czujniki, takie jak LIDAR i systemy kamer, a także inne technologie do planowania tras przejazdu i monitorowania procesów. Podobne, autnonomiczne ciągniki XERION są już użytkowane w celu dalszych badań i testowania różnych komponentów.

Zaawansowana automatyzacja i autonomia to kluczowe, globalnie istotne tematy w wielu obszarach zastosowań w rolnictwie. CLAAS rozwija technologie autonomicznego zarządzania uprawami zarówno samodzielnie, jak i w ramach różnych projektów badawczych i we współpracy z partnerami, na przykład w sojuszu 3A – ADVANCED AUTOMATION & AUTONOMY. Jednym z priorytetowych scenariuszy zastosowania są typowe prace polowe, takie jak uprawa gleby z wykorzystaniem dużych ciągników. „Duże ciągniki wyposażone pod kątem zaawansowanej automatyzacji i autonomii są interesujące przede wszystkim dla gospodarstw, które nie mogą wykorzystać wydajności klasycznego AgBota lub w których AgBot ze swoimi parametrami wydajności nie pasuje do floty maszyn i narzędzi dołączanych” – wyjaśnia Christoph Molitor, Head of Technology Management w CLAAS. „W ciągu dnia ciągnik wraz z operatorem znajdują się w terenie, aby wykonywać zadania transportowe lub prace na mniejszych obszarach – lub na przykład pracować na wąskich, wymagających uwrociach przy częstym manewrowaniu. W nocy z kolei ciągnik pracuje autonomicznie, czyli bez operatora, aby przejąć uprawę gleby na dużych obszarach”.

Prezentowany w Innovation Lab egzemplarz XERION 12.590 TERRA TRAC z funkcją Autonomy connect jest technicznie wyposażony pod kątem zaawansowanej automatyzacji (Autonomy Co-Pilot) i autonomii (Autonomy Pilot). Autonomy Co-Pilot oznacza możliwie szeroką automatyzację procesu pracy, w tym planowanie za pomocą Autonomy connect, które daje możliwość pełnej integracji z platformą CLAAS connect. Podczas pracy z systemem Autonomy Co-Pilot operator wykonuje głównie zadania związane z monitorowaniem, podczas gdy funkcje i ustawienia ciągnika oraz narzędzia są planowane z wyprzedzeniem i wykonywane w pełni automatycznie przez zestaw ciągnik-narzędzie. Operator może przy tym nadal bezpośrednio ingerować w proces pracy i dodatkowo optymalizować go z poziomu fotela operatora.

Autonomy Pilot to natomiast w pełni autonomiczna praca bez operatora w kabinie. Planowanie prac odbywa się dokładnie w taki sam sposób, jak w systemie Autonomy Co-Pilot, jednak w tym przypadku ciągnik jest wyposażony w rozszerzoną technologię wykrywania otoczenia, a także w system LIDAR ze specjalnymi systemami kamer i innymi technologiami bezpieczeństwa aż po zautomatyzowaną reakcję układu hamulcowego. Narzędzie do planowania Autonomy connect od daty wprowadzenia na rynek ma możliwość pełnej integracji z portalem internetowym CLAAS connect, dzięki czemu korzystanie z niego w codziennej pracy jest bardzo proste i szybkie i nie wymaga dodatkowego portalu.

Również zaprezentowany w Innovation Lab kultywator Amazone Cenius na potrzeby wysoce zautomatyzowanej i autonomicznej pracy jest wyposażony w technologię Amazone AutoTill do monitorowania prędkości roboczej, głębokości roboczej i prędkości wału, a także do wykrywania wyłamanej redlicy i nagromadzenia materiału w zębach. Rejestrowane przez kultywator dane są porównywane z danymi z ciągnika, aby na przykład zmniejszyć prędkość jazdy w przypadku ryzyka zatoru lub nieco unieść kultywator, jeśli poślizg wału jest zbyt duży.

AgXeed, thermalDRONES i CLAAS Saulgau łączą wysoce zautomatyzowane i autonomiczne koszenie z ochroną dzikich zwierząt przy użyciu dronów

Drony z kamerami termowizyjnymi są dziś powszechnym, bezpiecznym i skutecznym sposobem, aby tuż przed koszeniem łąk, pastwisk lub obszarów z roślinami na kiszonkę GPS wykrywać gniazda lęgowe i młode, dzikie zwierzęta, zwłaszcza koźlęta. Poszukiwania są zwykle prowadzone z wykorzystaniem obrazu na żywo i przerywane po wykryciu źródła ciepła, aby można było wynieść zwierzęta z danego obszaru lub oznaczyć miejsca znalezienia i gniazda lęgowe.  

CLAAS, thermal DRONES i AgXeed połączyły tu swoją wiedzę i opracowały wspólny interfejs dla dronów do autonomicznego koszenia. Dane źródeł ciepła zidentyfikowanych podczas przelotu drona są najpierw zapisywane, a następnie przetwarzane za pomocą oprogramowania AI i wraz z odpowiednimi danymi o pozycji GPS przesyłane do narzędzia planowania procesów. Ono z kolei integruje dane z planowaniem trasy, dzięki czemu autonomiczne koszenie może być przeprowadzane wokół miejsc znalezienia dzikich zwierząt przy jednoczesnym zachowaniu strefy bezpieczeństwa. Omijanie jest stosowane w szczególności na obszarach, na których znajdują się gniazda lęgowe gatunków chronionych, których nie wolno przenosić. Rolnicy i usługodawcy mogą na żywo śledzić pracę maszyn na smartfonie, tablecie lub komputerze PC za pośrednictwem portalu AgXeed. W ten sposób zastosowanie autonomicznych zestawów koszących pozwala spełnić wymagania dotyczące nie tylko wysokiej wydajności powierzchniowej, ale także przyjaznego dla dzikich zwierząt gospodarowania użytkami zielonymi. Ponadto rolnik dokumentuje w ten sposób działania podjęte przed koszeniem i tym samym wypełnia obowiązek prowadzenia dokumentacji. 

Technologia może być stosowana nie tylko z autonomicznymi robotami polowymi, ale także z autonomicznymi ciągnikami oraz z ciągnikami i maszynami żniwnymi, które poruszają się po wcześniej zaplanowanych trasach z operatorem i systemem kierowania. Koncepcja ta już dzisiaj stanowi zatem atrakcyjne rozwiązanie dla klientów. Zapewnia ona również, że dane POI miejsc znalezienia dzikich zwierząt są gromadzone tylko w obrębie znanych, wcześniej określonych granic pola. Granice pola mogą zostać pobrane z systemu zarządzania gospodarstwem danego rolnika. Jeśli dane te nie są dostępne, pilot drona może samodzielnie oznaczyć granice pola na wyświetlaczu swojego ekranu roboczego. 

SCORPION 732e z napędem akumulatorowym: prototyp ładowarki teleskopowej do lokalnie bezemisyjnego i cichego przemieszczania materiałów

W obszarzenapędów alternatywnych CLAAS jest zawsze otwarty na nowe technologie i silnie zorientowany na klienta. Choć w górnym zakresie mocy silniki spalinowe zasilane zrównoważonymi paliwami, takimi jak HVO (uwodornione oleje roślinne), pod względem gęstości energii i infrastruktury tankowania również w perspektywie średnioterminowej pozostaną lepsze od innych koncepcji, to w dolnym zakresie mocy i w obszarach zastosowań, takich jak przeładunek materiałów, prace w obszarze gospodarstwa czy sektor komunalny, istnieje znaczny potencjał dla lokalnie bezemisyjnych napędów akumulatorowych.

Ładowarki teleskopowe to wszechstronne maszyny do precyzyjnego podnoszenia ciężkich ładunków, napełniania przyczep lub komór fermentacyjnych biogazu lub układania balotów. Ładowarka teleskopowa z napędem akumulatorowym, taka jak CLAAS SCORPION 732e, która została opracowana wspólnie z firmą Liebherr, oferuje wiele korzyści: Maszyna jest bardzo cicha i pracuje bez emisji spalin, co jest szczególnie korzystne dla ludzi i zwierząt przebywających w budynku inwentarskim. Dwa niezależne napędy elektryczne o mocy 90 kW każdy, modułowa koncepcja akumulatora o pojemności 64 kWh zapewniająca do 4 godzin pracy oraz ładowarka pokładowa o mocy 22 kW zapewniają odpowiednią moc i elastyczność. Maksymalna siła uciągu wynosi 53 kN, a maksymalna prędkość 30 km/h. Do ładowania akumulatora rolnicy mogą wykorzystać samodzielnie wytworzoną energię elektryczną z fotowoltaiki lub biogazowni.

Częściowo zelektryfikowany kombajn zbożowy: koncepcja równomiernego wykorzystywania mocy silnika i zmniejszonego zużycia paliwa

Kombajny zbożowe podczas zbiorów często mają do czynienia z niejednorodnymi warunkami pracy. Nierównomierne plony ziarna i słomy, samosiewy lub nierówny teren oznaczają, że napędy i zespoły muszą stale dostosowywać się w celu osiągania najlepszych możliwych rezultatów – wysokiej produktywności, wysokiej jakości zbioru i wysokiej efektywności. Szczególnie z punktu widzenia efektywności, ale także w odniesieniu do optymalnej wydajności oddzielania i czyszczenia pożądane jest stale wysokie wykorzystanie napędu bez dużych wahań prędkości i możliwie jednorodny przepływ materiału. Ze względu na niejednorodne uprawy jest to jednak niemal niemożliwe do osiągnięcia.

Częściowo zelektryfikowany napęd kombajnu zbożowego - opracowany przez CLAAS i przetestowany w praktyce - pozwala złagodzić skoki obciążenia i znacznie zwiększyć wydajność. W prostych warunkach zbiorów moc silnika niewymagana do napędzania kombajnu jest przekształcana w energię elektryczną za pośrednictwem generatora i magazynowana w akumulatorze. W trudnych warunkach zbiorów, na przykład na obszarach o wysokich plonach lub podczas wyładunku podczas jazdy, zmagazynowana energia elektryczna z akumulatora automatycznie wspomaga napęd mechaniczny za pomocą silnika elektrycznego, zastępując w ten sposób klasyczne „doładowanie” generowane przez mapę silnika. Pozwala to w ciągu kilku sekund zniwelować skoki obciążenia, a dzięki automatycznemu rozkładowi obciążenia kombajn może pracować stale z optymalną wydajnością.

Koncepcja ta pozwala na zastosowanie mniejszego silnika spalinowego o mocy około 400 kW, który dzięki dodatkowemu silnikowi elektrycznemu o mocy 40 kW i akumulatorowi o pojemności 3 kWh z inwerterem 48 V może pracować z prędkością 1600 obr/min zamiast 1800 obr/min. W testach praktycznych zużycie paliwa dzięki częściowo zelektryfikowanej koncepcji hybrydowej było nawet o 10 procent niższe. 

Napęd elektryczny pracuje w zakresie niskiego napięcia (< 60 V napięcia dotykowego). Tym samym w porównaniu do napędów o wyższych napięciach wymagane są mniej złożone środki ostrożności. Prace konserwacyjne mogą być wykonywane bez dodatkowych środków bezpieczeństwa i bez specjalnego wyszkolenia.

Kabina operatora  4.0 i Cab10Future: okno na przyszłość stanowiska pracy operatora w maszynach żniwnych i ciągnikach

Pełne wykorzystanie potencjału złożonych maszyn żniwnych, wymaga wpierania operatorów, automatycznymi systemami wspomagania. W nadchodzących latach stopień automatyzacji będzie nadal wzrastał. Powoduje to fazy, w których operatorzy nawet w kwestii monitorowania mają tak mało do zrobienia, że odczuwają brak wyzwań i szybciej pojawia się u nich znużenie. W przyszłości kabina maszyny żniwnej musi zatem umożliwiać operatorowi wykonywanie innych czynności poza zadaniami związanymi typowo z maszyną.

Projekt badawczy „Fahrerkabine 4.0 – OnField” (Kabina operatora 4.0 – na polu) wykorzystuje najnowsze technologie, takie jak sterowanie joystickiem, rozpoznawanie stanu operatora i eye tracking, aby pokazać, jak może wyglądać stanowisko pracy przyszłości. W tym celu stworzono innowacyjne wyposażenie kabiny z połączeniem internetowym i różnymi interfejsami człowiek-maszyna w postaci kamer, wyświetlaczy head-up, monitorów, klawiatur i wielu innych elementów. Wyposażenie to umożliwia ciągłe rejestrowanie poziomu obciążenia operatora i tym samym nawiązanie dwukierunkowej komunikacji. W tym kontekście system daje operatorowi alternatywne zalecenia dotyczące działania i czynności, gdy operator jest obciążony tylko w niewielkim stopniu.

Podstawę stanowi wirtualny asystent wspierany przez urządzenie śledzące ruchy gałek ocznych w podsufitce, który po rozpoznaniu senności werbalnie zwraca się do operatora i przekazuje mu zalecenia dotyczące działania. Aby wdrożyć zalecenia dotyczące działania, fotel operatora można ustawić w trzech pozycjach, naciskając przycisk. W trybie pracy fotel znajduje się w położeniu na wprost, natomiast na potrzeby tzw. trybu relaksu można go odchylić w lewo. Teraz operator może na przykład wykonywać lekkie ćwiczenia gimnastyczne, aby zregenerować ciało. Alternatywnie może on korzystać z wyświetlacza head-up, aby np. uzyskać informacje na tematy związane z relaksem, oglądać filmy szkoleniowe lub wykonywać prywatne prace.

W trybie biurowym fotel jest obrócony w prawo, dzięki czemu operator ma w zasięgu wzroku wyświetlacz head-up na prawej bocznej szybie. Dodatkowo może on teraz umieścić między podłokietnikami mobilny tablet z klawiaturą i trackpadem i używać go do wykonywania zadań biurowych, takich jak komunikacja przez e-mail, wyszukiwanie informacji w internecie lub prace związane z planowaniem, dokumentowaniem i kontrolą za pomocą systemu zarządzania gospodarstwem. Do tej pory prace te wymagają dodatkowych godzin spędzonych w biurze i ograniczają czas wolny.

Ważnym warunkiem skutecznego wykorzystywania nowych funkcji Fahrerkabine 4.0 w praktyce jest wyposażenie maszyny żniwnej w system automatycznego monitorowania przedpola. Jeśli system monitorowania przedpola wykryje przeszkody, operator odpowiednio wcześnie otrzyma ostrzeżenie o konieczności opuszczenia trybu relaksu lub trybu biurowego w celu monitorowania układu sterowania maszyny.

W rozwój projektu „Kabina operatora 4.0” zaangażowanych jest pięć przedsiębiorstw i instytucji: Instytut Technologiczny w Karlsruhe (Instytut Ergonomii i Organizacji Przedsiębiorstw oraz Wydział Mobilnych Maszyn Roboczych), Instytut Inżynierii Rolniczej na Uniwersytecie w Hohenheim, InMach Intelligente Maschinen GmbH, Budde Industrie Design GmbH oraz Claas Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH. Projekt rozwoju „Kabina operatora 4.0” został sfinansowany przez Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań Naukowych (BMBF) w ramach wytycznych finansowania „Systemy rolnicze przyszłości”. Uruchomiony w 2019 r. projekt wykazał wysoki poziom akceptacji użytkowników podczas warsztatów grup docelowych z operatorami i kierownikami gospodarstw.

Poprzez Cab10Future firma CLAAS prezentuje również własną wizję kabiny przyszłości: Większy komfort i skupienie na pracy dzięki fotelowi obracanemu o maksymalnie 60 stopni w obu kierunkach, atmosfera dobrego samopoczucia dzięki inteligentnemu oświetleniu i wysokiej jakości materiałom, cyfryzacja dzięki dużym wyświetlaczom w przednim obszarze skupienia i zrównoważona konstrukcja dzięki prostej wymianie podatnych na zużycie modułów i wykorzystaniu materiałów pochodzących z recyklingu. „Przezroczyste” słupki A, które oddają widok otoczenia za pomocą kamer i wyświetlaczy, oraz brak kolumny kierownicy (jazda autonomiczna) sprawiają, że operator doświadcza imponującego poczucia przestrzeni. Komunikacja maszyny z otoczeniem jest uproszczona dzięki oświetleniu zewnętrznemu 360°.

Koncepcja Cab10Future w tej konfiguracji może być stosowana niemal identycznie w maszynach żniwnych (kombajny zbożowe, sieczkarnie polowe) i dużych ciągnikach.

Zdjęcia w wysokiej rozdzielczości można pobrać w tym miejscu:
https://dam.claas.com/pinaccess/showpin.do?pinCode=ADcFUHm1B5W6