A jövő mezőgazdaságában a robotgépek programvezérlésük szerint önállóan végzik feladatukat, a távoli irányítóközpont felügyelete mellett. A robotgépek prototípusszintű kialakítása igen változatos. A nagy mezőgazdasági gépgyárak az innovatív kisvállalatokkal együttműködve sorozatgyártásra alkalmas robotgépeket és autonóm eszközöket állítanak elő.
Fendt Xaver mezőgazdasági kis robotok a szántóföldön (forrás: www.profi.co.uk)
ROBOTGÉPEK ÉS AUTONÓM ESZKÖZÖK
A mezőgazdasági termelés velejárója a gépesítés. Manapság egyre gyakrabban robotgépekkel, autonóm eszközökkel is találkozhatunk a gazdaságokban. Robotgépeknek szokás nevezni azokat az eszközöket, amelyek automatikusan vezéreltek, újraprogramozhatók, három- vagy többtengelyű mozgásra és sokoldalú tevékenységre képesek. A robotgépek lehetnek rögzített, álló vagy helyváltoztató, mozgó eszközök. Az autonóm eszközök olyan szárazföldi járművek, gépek, amelyekhez nincs szükség járművezetőre, gépkezelőre, és nem nagy távolságról vezérelhetők, de az irányításukat szükség esetén vissza tudja venni az ember.
Mezőgazdasági gépek robotizálásának mérföldkövei (forrás: https://ravenprecision.com alapján)
A mezőgazdasági gépek robotizációja az autonóm (önálló) cselekvésre képes eszközök alkalmazásával kezdődött el. A robotizálás mérföldkövei a következők (1. kép):
- Hagyományos gazdálkodás: a gép autonómia nélküli, ember irányítású, manuális vezérlésű.
- Precíziós gazdálkodás technikája: a gép egyszerű autonóm technológiai rendszerekkel rendelkezik (pl. automata kormányzás, sorvezetés, munkagép-beállítás a talajtulajdonságnak megfelelően stb.), minden technológia egymástól függetlenül működik.
- Koordinálás és optimalizálás gép-gép között: a gépek képesek egymással kommunikálni, ezzel kihasználható a feladatok koordinálása és szinkronizálása a gépek között, pl. egy traktoros több gépet irányíthat.
- Valós idejű gépi automatizálás: a gépek irányítása a mindenkori környezeti és egyéb feltételek alapján automatikus, de a technológia irányítja a gépet, pl. a talajviszonynak megfelelő sebesség megválasztása, útvonaltervezés a központtól kapott logisztikai utasítás alapján.
- Felügyelt autonómia: az okostraktor, az okosgép a művelési vagy küldetési feladatot önállóan végrehajtja (pl. kombájn vezérli a pótkocsit húzó traktort a termény átrakásakor), de a gép(ek) még mindig látható távolságra van(nak) az irányító személytől, aki viszont kapcsolatban áll a távoli logisztikai központtal.
- Teljes autonómia, robotizálás: a jövő mezőgazdaságában a gépek a programvezérlésük szerint önállóan végzik feladatukat, a távoli irányítóközpont felügyelete mellett.
A továbbiakban néhány robot- és autonóm mezőgazdasági gépet mutatunk be.
Bear Flag Robotics által autonomizált traktor (forrás: www.bearflagrobotics.com-technology-)
Az első autonóm MTZ traktorprototípus (forrás: www.profi.co.uk)
BEAR FLAG ROBOTICS
Autonóm traktor birtoklásához nem kell vadonatúj traktort vásárolni. A kanadai Bear Flag Robotics vállalat például készít olyan vezérlő-, irányítórendszert, amellyel a meglévő modern mezőgazdasági traktor utólag autonomizálható (2. kép). A Bear Flag Robotics vezérlőrendszerrel ellátott traktor önálló munkavégző-képességgel rendelkezik, amelynek programja rövid idő alatt telepíthető. Ha egy digitalizált okostraktorral feltérképezik a termőterületet és az útvonalakat, akkor az információk átadhatók a géppark, a flotta más gépeinek üzemeltetéséhez is. Az automatizált útvonalgenerátor képes alkalmazkodni az egyedi terephatárokhoz, utakhoz, vízi utakhoz és olyan akadályokhoz, mint az elektromos vezetékek. Az irányító személy a gazdaság saját kommunikációs felhasználói felületein bárhonnan figyelemmel kísérheti a rábízott, önállóan üzemelő mezőgépflottát. A kezelők valós idejű információkhoz juthatnak arról, hogy a traktorok milyen munkát végeznek. Az autonóm traktor a meglévő mezőgazdasági gépekkel nagy sebességű munkavégzésre is képes. A Bear Flag Robotics rendszere a munkagépek többségéhez testre szabható. A valós idejű telemetria mellett a felhasználók 360°-os élő videócsatornákhoz is hozzáférhetnek, és probléma vagy beavatkozási igény esetén a kezelők egy gombnyomással azonnal átvehetik a gép irányítását. A Bear Flag Robotics rendszere annyira sikeres, hogy a John Deere nemrég jelentette be, hogy 250 millió dollárért felvásárolta a 2017-ben alakult vállalkozást, annak érdekében, hogy az autonóm berendezéseinek fejlesztését gyorsítsa. A John Deere 2019-óta készít és korlátozottan értékesít a Bear Flag Robotics együttműködésével készült autonóm mezőgazdasági gépeket.
Vermeer ZR5-1200 önjáró körbálázó automatizált változata (forrás: www.vermeer.com)
AUTONÓM BELARUS TRAKTOR
A fehéroroszországi MTZ traktorgyár nemrég ünnepelte felállásának 75. évfordulóját, amelynek tiszteletére bemutatták a saját fejlesztésű első autonómtraktor-prototípust (3. kép). A vezető nélküli traktor az MTZ 3523i típusú dízel-villamos hibrid erőátviteli és járószerkezeti rendszerére épült. A vezetőt egy intelligens vezérlőrendszer váltotta fel, amelyet programozható számítógép irányít kamerákkal, érzékelőkkel és GPS helymeghatározó egységekkel. Az autonóm traktor erőforrása 350 LE-s Cummins dízelmotor, amely az elektromechanikus fokozatmentes sebességváltóval két tartományban: 0-15 km/h, illetve 0–50 km/h haladási sebességet biztosít. Az első terepi üzemszerű vizsgálatok háromrészes fűkaszával és 8 vasú váltvaforgató ekével folytak.
Vermeer „Bale Hawk” autonóm bálamozgató-gép felszedőszerkezete (forrás: www.vermeer.com)
VERMEER AUTOMATA KÖRBÁLÁZÓ ÉS AUTONÓM BÁLAMOZGATÓ GÉP
Az amerikai Vermeer vállalat a széna- és takarmánykezelés területén eredményes innovációs munkát folytat, például 2017-ben bemutatta a világ első önjáró körbálázóját ZR5-1200 típusjelzéssel. Ebben az évben elkezdődött a gép önjáró automatizált változatának üzemszerű vizsgálata (4. kép). A Cummins 173 LE-s dízelmotorral hajtott gép fényérzékelő és távolságmérő (LiDAR) érzékelőket használ a rendek követésére és a gép automatikus kormányzására. Az alkalmazott programmal vezérelt automatizálás lehetővé teszi a kezelő számára a bálázási folyamat egyszerű követését, marad ideje a többi géppel, illetve a telep irodájával való kommunikációra. A Vermeer vállalat másik idei újdonsága az autonóm bálamozgatógép, becenevén a „Bale Hawk” (5. kép). A bálamozgató fedélzeti érzékelők segítségével, irányított elektronikus vezérléssel autonóm módon körbejárja a kijelölt mezőt, és megkeresi az elszórt bálákat, felveszi azokat oldalkarjaival, és a tulajdonos által előre beprogramozott helyre helyezi őket.
A 6 000 kg tömegű Bale Hawk gumihevederes járószerkezettel rendelkezik, és a gép hajtását Deutz dízelmotor látja el. Jelenleg a koncepciós gép egymás után három bálát tud felvenni, szállítani és egymás után sorba rakni (6. kép).
Vermeer „Bale Hawk” autonóm bálamozgató-gép 3 db körbálával (forrás: www.vermeer.com)
YANMAR YT4/5A ROBOTTRAKTOR-SOROZAT
A Yanmar Agribusiness (a Yanmar Holdings leányvállalata) új robottraktor-sorozatot kezdett értékesíteni 2021. ápr. 1-től Japánban. A YT4/5A jelölésű autonómtraktor-sorozat tagjai teljes vagy részben önálló munkára képesek (7. kép). A robottraktorok több változatban a nemrég kifejlesztett Yanmar YT4/5 traktor sorozat tagjainak felhasználásával készülnek (63 és 113 LE közötti teljesítményű dízelmotorral). A YT4/5A autonóm traktorcsalád a Yanmar „Smart Pilot” (magyarul: okos robotpilóta) az önvezető mezőgazdasági gépek első kereskedelembe került terméke. (A „Smart Pilot” a Yanmar önvezető technológiáját magában foglaló termékcsaládok márkaneve.) Ezek a robot traktorok pontosan és biztonságosan közlekedhetnek és dolgozhatnak a termőföldeken egy előre beprogramozott útvonalon, a meglévő munkagépekkel. A traktorok irányítása a fülke tetején elhelyezett, a Yanmar által kifejlesztett és szabadalmaztatott vevőegységgel, az elérhető RTK-GNSS helymeghatározó jelek segítségével valósul meg. A pontos pozícionálás vezérlésére, a pontos mezőgazdasági munkák biztosítása érdekében a Yanmar saját kis és hordozható bázisállomásokat is kifejlesztett, amelyeket olyan helyeken szükséges használni, ahol központi bázisállomások jelei nem érhetők el. A Japánban nagy teljesítményűnek számító YT4/5A robottraktorok ára kb. 33–48 millió forintnak megfelelő yen. A fokozatmentes (CVT) sebességváltóval ellátott gépekkel igen alacsony mászósebességgel is lehet haladni. A traktorok csoportosan is dolgozhatnak egy vezető ellenőrző irányítása mellett.
Yanmar YT5113A típus jelölésű autonóm traktor (forrás: www.yanmar.com)
YANMAR SMASH ADATGYŰJTŐ ROBOT RENDSZER
A hagyományos kialakítású traktorok robotizálása mellett a Yanmar olaszországi K+F intézetében (Yanmar R&D Europe SRL) 10 technológiai partner együttműködésével egy moduláris robotrendszeren dolgozik, amely mezőgazdasági növények megfigyelésére, elemzésére és kezelésére lesz alkalmas (8. kép). A fejlesztési projekt neve „Smart Machine for Agricultural Solutions Hightech (SMASH)”, magyarul „Intelligens Gép a Mezőgazdasági Hightech Megoldásokhoz”. A SMASH adatgyűjtőrendszer egy négykerék-, villamos hajtású és négykerék-kormányzású robot mobil bázisból, ehhez tartozó – manipulátorokat és látórendszereket tartalmazó – robotkarból, egy drónból és egy kiegészítő földi állomásból áll. A rendszer felügyeli és ellenőrzi a növényeket, talajmintákat vesz elemzésre, és meghatározza a szükséges mezőgazdasági vegyszerek mennyiségét, a precíz alkalmazás érdekében. A SMASH prototípusa jelenleg szőlő- és spenótültetvényeken végez adatfelvételezést és adatszolgáltatást.
Yanmar SMASH adatgyűjtő robotrendszer (forrás: www.yanmar.com)
OMNiPOWER újszerű univerzális robot eszközhordozó (forrás: https://ravenind.com)
RAVEN OMNIPOWER ROBOT ESZKÖZHORDOZÓ
Az amerikai Raven Industries, Inc. (székhelye: Sioux Falls, Dél-Dakota) vállalat vezető szerepet tölt be a jövő mezőgazdaságának gépesítésében. A Raven™ precíziós mezőgazdasághoz kínál termékeket, vezető nélküli gépeket, robot gépvezérlést, terepi számítógépeket, alkalmazásvezérlőket, GPS-irányító kormányrendszereket, vezeték nélküli kommunikációs rendszereket, felhőalapú adatkezelést, logisztikai technológiát. Az OMNiPOWER™ a Raven vállalat újszerű univerzális robot eszközhordozója (9. kép). Lehetővé teszi több mezőgazdasági feladat (pl. vetés, permetezés, műtrágyaszórás stb.) elvégzését a könnyen kicserélhető okos mezőgazdasági gépekkel. A hidraulikus négykerékhajtású és -kormányzású gép erőforrása 4,5 literes, 173 LE-s, turbófeltöltős Cummins dízelmotor. Az alvázas eszközhordozó választható módon képes keresztben és hosszában, előre és hátra is haladni (10. és 11. képek). A gazdálkodó vezeték nélküli távirányítóról, mobilhálózathoz csatlakoztatott táblagépről vezérelheti a vezető nélküli gépet. Az elkészített és vezérlőegységébe betöltött útvonaltervet a gép GPS segítségével hajtja végre. A gép Raven gyártmányú „Perception” optikai és elkerülőrendszere több kamerát és radart használ a feladat biztonságos végrehajtására, az emberek, állatok és egyéb akadályok elkerülésére. A robot eszközhordozóhoz okos mezőgazdasági gépek készültek (pl. vetőgép, műtrágyaszóró, permetezőgép stb.). Az OMNiPOWER robot eszközhordozó Amerikában megvásárolható kb. 80–85 millió forintnak megfelelő dollárért, a hozzátartozó okos munkagépek ára darabonként kb. 40–42 millió forintnak felel meg. A nyár közepén jelentette be a CNH Industrial, hogy megállapodást kötött a Raven Industries Inc. tulajdonrész 100%-os felvásárlásáról. Ez tovább erősíti a CNH Industrial pozícióját a globális mezőgazdasági berendezések piacán azáltal, hogy erős innovációs képességekkel bővíti az autonóm és a precíziós mezőgazdasági technológiáját.
OMNiPOWER robot eszközhordozó okos vetőgéppel (forrás: https://ravenprecision.com)
OMNiPOWER robot eszközhordozó okos permetezőgéppel (forrás: https://ravenprecision.com)
AGXEED ÁLTAL KIFEJLESZTETT AGBOT ROBOTTRAKTOR
A holland AgXeed BV vállalat által kifejlesztett AgBot elnevezésű robottraktor valószínűleg Európában elsőként kerül sorozatgyártásba és értékesítésre (12. kép). A robottraktor erőforrása 156 LE-s (115 kW) teljesítményű Deutz dízelmotor, amely 700 V-os villamosgenerátor segítségével elektromos hajtásláncon keresztül hajtja a gumihevederes erőgépet, maximálisan 13,5 km/h sebességgel. A GPS-rendszerrel, érzékelőkkel és akadályok optikai felismerésével rendelkező traktor nyomtávja fokozatmentesen 1,8 és 3 m között állítható. Az első és a hátsó függesztőmű teljesítménye 3, illetve 8 t, a hidraulikus rendszer szivattyújának szállítóképessége 80 l/perc. A villamos motorral működő TLT-hajtás maximális teljesítménye 100 kW. A manuálisan csatlakoztatható munkaeszközök szállításkor a vezető nélküli jármű tetejére hajtogathatók. Az első programozható 10 db robottraktor értékesítése 2022-re várható kb. 250 ezer eurós (90 millió Ft) darabáron. Az autonóm mezőgazdasági gépek fejlesztésében és forgalmazásában való együttműködés erősítése érdekében a Claas nemrég kisebbségi részesedést szerzett az AgXeed BV vállalatban.
AgXeed BV által kifejlesztett AgBot elnevezésű robottraktor (forrás: www.futurefarming.com)
VITIROVER napelemes robot fűnyírógép (forrás: www.vitirover.fr)
VITIROVER ROBOTFŰNYÍRÓ
A nagy mezőgazdasági robotgépek mellett a kisméretű, villamoshajtású célfeladatot szőlő, gyümölcs, melegházi, állattartó telepi, majori, kommunális munkák stb. ellátására alkalmas robotok elterjedőben vannak. Most csak egy környezetbarát kisgépet mutatunk be röviden. A francia Vitirover a néhány éve kifejlesztett fűnyíróból ökológiai gyomlálást ellátó robotgépet készített (13. kép). A 750 mm hosszú, 390 mm széles, 290 mm magas, 20 kg tömegű kis robotgépet 4 kerékagy-villanymotor hajtja maximálisan 300 m/h sebességgel. A villamos energiát elsődlegesen a robot tetején elhelyezett napelem szolgáltatja és csak másodlagosan egy akkumulátor. A gép elején villanymotor hajtja a 2 vagy 3 forgó kaszát, amellyel 30 cm vágási szélesség és 3–10 cm-es vágási magasság érhető el. Az gép a szoftverébe táplált telekhatáron belül autonóm módon közlekedik GNSS műholdas helymeghatározó rendszerrel, észleli és kikerüli az akadályokat. Egyszerre legfeljebb 50 robotgép munkáját felügyeli az irányító (pásztor), aki 20 km-es sugarú körön belül mobilhálózaton keresztül beavatkozhat a robotok munkájába. A robotok rendszeres munkája mellett elkerülhető a kémiai gyomirtó szerek használata nagy kiterjedésű füves területeken (szőlő, gyümölcsös stb.). A VITIROVER robot fűnyírók sorozatgyártása és tömeges értékesítése rövid időn belül megkezdődik.
Dr. Varga Vilmos ny. egyetemi docens
