DETROIT (Reuters) – John Deere & Co sa på tisdagen att det kommer att starta kommersiell leverans i år av teknologi som gör det möjligt för en traktor att bearbeta ett fält utan en förare i hytten, en första för den främsta nordamerikanska traktortillverkaren efter år av ansträngningar att automatisera lantbruksarbete.
Deere planer en lansering i lågvolym i år som levererar system för 12 till 20 maskiner och sedan skalas upp, säger Jahmy Hindman, Deeres tekniska chef, till Reuters. Företaget överväger om det ska sälja tekniken, hyra ut den eller erbjuda den till bönder i ett prenumerationspaket som kan möjliggöra uppgraderingar när hårdvara och mjukvara utvecklas, sa han. Kamerorna och datorerna för automatiserad jordbearbetning kan installeras på en befintlig traktor och rorkultsmaskin på en dag, sa Hindman.
Deere och andra utrustningstillverkare som Caterpillar har investerat mycket i teknik för att automatisera terrängfordon som lantbrukstraktorer och gruvmaskiner. Inom lantbrukssektorn är det ett kroniskt problem att hitta arbetare för att köra traktorer som förvärras av pandemin.
För lantbruksutrustningsindustrin är Deeres kommersiella lansering ett viktigt steg i en resa som har pågått i nästan två decennier, som börjar med användning av satellitpositionering och senare handsfree-drift med en förare kvar i hytten. Deere har testat helt autonoma traktorer i tre till fyra år, sa Hindman.
Medan automatiserade traktorer inte behöver brottas med fotgängare, kaoset i stadstrafik eller motorvägssäkerhetsbestämmelser, sa Hindman att självkörande traktorer måste kunna navigera exakt, undvika hinder och exakt styra utrustning som en rorkult. Deeres initiala automatiserade traktorer kommer att använda stereokameror fram och bak, och kan skicka bilder av vad kamerorna ser via en smartphone-app till en bonde eller utrustningsoperatör. Föraren kan ta traktorn till en åker, svepa smartphoneskärmen och maskinen startar på en programmerad bana.
Traktorns datoriserade visionsystem kommer att övervaka rorkulten, som kommer att ha speglar installerade på skaften som kör ner växtstubb i marken. Om ett av skaften träffar en sten och tippas upp kommer förändringen i reflektionen från spegeln att vara synlig för en fjärroperatör. Deere arbetar med att automatisera andra gårdsdrifter, med sprutning som troligen nästa mål för automatisering, sa Hindman.
Traktorer som styr sig själva är inget nytt för Minnesota-bonden Doug Nimz. Men för fyra år sedan tog John Deere med sig en helt ny typ av maskin till sin 2,000 XNUMX hektar stora majs- och sojabönsodling. Den traktorn kunde inte bara styra sig själv utan behövde inte ens en bonde i hytten för att köra den.
Det visade sig att maskinen på 44,000 XNUMX pund var John Deeres första helt autonoma traktor, och Nimz var en av de första i världen som provade den. Hans gård fungerade som en testplats som gjorde det möjligt för John Deeres ingenjörer att göra kontinuerliga förändringar och förbättringar under de senaste åren. I tisdags fick resten av världen se den färdiga traktorn som mittpunkten i företagets CES 2022 presskonferens.
"Det tar ett tag att bli bekväm eftersom ... först och främst blir du bara lite förvånad bara av att titta på det", sa Nimz, som en blåsig oktobereftermiddag beskrev sig själv som "mycket, väldigt intresserad" men också en "lite misstänksam" ” av autonom teknologi innan han använde John Deeres maskin på sin gård. "När jag faktiskt såg den köra... sa jag," Jaja, det här kommer verkligen att hända. Det här kommer verkligen att fungera.'”
Framväxten av helt autonom jordbruksutrustning erbjuder en twist till den hundraåriga tävlingen mellan människa och maskin. Ökningen av automatisering i allt från bilfabriker till Amazon Go närbutiker har väckt farhågor om att robotar så småningom kommer att utplåna miljontals jobb. Men i ett jordbruksland, där det är brist på arbetstagare och yngre människor flyttar till städer, kan självstyre vara det enda sättet att säkerställa att tillräckligt med mat odlas för att mata världen.
Istället för att vara misstänksam är Nimz nu angelägen om att autonomi ska komma till i princip alla delar av gårdsverksamheten. "Det kommer bara att göra mitt liv mycket enklare," sa han. Jag fick en tidig titt på traktorn i aktion i oktober i Blue Earth, Minnesota – och åkte till och med med när maskinen bearbetade Nimz åker. Traktorn är ett "sätt att få jobbet gjort i tid, varje gång och göra det på en hög kvalitetsnivå." Jahmy Hindman, teknisk chef för Deere & Co., sa under mitt besök i Minnesota. "Det är 20 år på väg."
Rider solo
John Deere är inte den första tillverkaren av jordbruksutrustning som utvecklat en autonom traktor. Men som världens nummer 2 tillverkare av jordbruksutrustning är det en av de mest anmärkningsvärda. Dess gröna signaturtraktorer finns överallt i jordbrukslandet, och företaget har vunnit över unga fans med sina kläd- och leksakstraktorlinjer.
CES 2022 markerar John Deeres fjärde år på teknikmässan i Las Vegas, ett försök från företaget att visa upp den avancerade tekniken i sina maskiner för en ny publik. Istället för att skapa en helt ny maskin, presenterade företaget utrustning som kan läggas till sina populära 8R 410-traktorer för full autonomi. Två lådor – en på framsidan och den andra på baksidan – innehåller totalt 12 stereokameror och en Nvidia GPU som låter en bonde styra maskinen från en smartphone, starta den med ett knapptryck och titta på livevideo som maskinen rör sig över ett fält.
John Deeres traktorer har kunnat styra sig själva i två decennier — lika länge som bonden fortfarande sitter bakom ratten. Det faktum gör att det blir mindre svårt för en bonde att flytta till en helt autonom traktor än för någon som har tillbringat de senaste 20 åren med att köra en Honda Civic. Även om John Deere kan vara populär, har den också mött sin del av problem. I november avslutade omkring 10,000 XNUMX fackligt organiserade arbetare en fem veckor lång strejk som gav dem bättre lön och förmåner.
En pågående kritik mot John Deeres traktorer är priset, och det nya autonoma systemet kommer inte att vara billigt. En vanlig 8R-traktor och 2430 mejselplogen kommer att sätta en bonde tillbaka över $500,000 10. John Deere kommer initialt att hyra ut traktorer med den autonoma utrustningen som redan lagts till, men det hade ännu inte bestämt priset för att lägga till den autonoma utrustningen när CNET träffade företaget. Hindman sa att det skulle vara "betydande" - så mycket som 50,000% av den totala utrustningskostnaden, eller så högt som $XNUMX XNUMX. Det kan störa vissa bönder, av vilka många redan är irriterade över John Deeres vägran att låta dem reparera sina egna dyra traktorer.
Till en början kommer det nya traktorsystemet bara att kunna bearbeta åkrar, vilket är processen att vända jorden för att återföra näringsämnen från nyligen skördade grödor till jorden. Vissa bönder – pressade på tid och saknar arbetare – hoppar över den processen, men det gör dem mer beroende av kemikalier för att hjälpa sina grödor att växa. Genom att automatisera jordbearbetningsuppgiften hoppas John Deere kunna ta bort ett ansvar från lantbrukarnas långa lista med uppgifter. Och med jordbearbetning, om något råkar gå fel med den självkörande traktorn, hinner en producent åtgärda problemet innan vårplanteringen. John Deere ser det som den enklaste uppgiften att automatisera.
Bönder "ropar" efter "mer och mer och mer", säger Deanna Kovar, vice vd för produktion och precisionsjordbruksproduktionssystem på John Deere. "De letar bara efter att ta reda på hur de kan få fler jobb gjort utan en människa i sätet."
Att inte uppfinna hjulet på nytt
John Deeres väg till autonomi började för decennier sedan. I mitten av 1990-talet introducerade den satellit GPS i traktorer för att hjälpa lantbrukare med precisionsjordbruk, vilket är förmågan att skaffa insikt om vad som händer i jorden för att bli effektivare med gas, gödsel och frön. Ett decennium senare blev Deeres StarFire GPS-mottagare tillräckligt exakta för att traktorer skulle kunna styra sig själva.
John Deere började med 8R eftersom det är företagets mest populära traktor för radgrödor, och den "var nästan klar för autonomi", säger Joe Liefer, senior produktchef för autonomi på John Deere. "Vi hade redan förmågan att elektroniskt styra traktorns hydraulik och mekaniska funktioner, vilket krävs för fjärrmanövrering," sa han. Planen i år är att låta ett begränsat antal bönder använda det autonoma systemet. Under den inledande utbyggnaden kommer Deere att hyra ut en komplett traktor och mejselplog till cirka 10 till 50 producenter som har en stadig internetuppkoppling på sina gårdar och har ett intresse av att använda tekniken.
Senare kommer Deere att låta bönder ta med sina egna traktorer för att eftermonteras med den autonoma tekniken. Den planerar att stödja åtminstone de senaste tre åren av traktorer och kan så småningom stödja äldre maskiner, sa Hindman. Eftersom John Deere-traktorer har haft självkörande teknik i årtionden är det relativt enkelt att konfigurera dem för att vara helt autonoma. Det kommer att ta bara ungefär en dag att installera utrustningen och testa en maskin innan en bonde kan ta hem den för att användas på fältet, sa Kovar.
"Att eftermontera det på en del av den befintliga utrustningsflottan som finns där ute ... innebär att fler bönder kan dra nytta av det ... tidigare", sa hon.
Tekniken inuti
De flesta autonoma bilar som testas använder en djupsensor som kallas lidar, medan Tesla använder en rad kameror, sensorer och radar. John Deere menar dock att stereokameror är sättet att få in självkörande teknik på så många områden som möjligt. Dess autonoma maskin har 12 sådana kameror.
För att göra 8R autonom monterar John Deere en stereokamerakapsel på framsidan av traktorn och en annan pod på baksidan. Varje pod har tre par robusta stereokameror som i princip fungerar som mänskliga ögon. Bilder samlas in av båda och kombineras sedan för att hjälpa maskinen att lokalisera potentiella hinder som är mellan 45 fot och 90 fot bort. "Precis som, säg, din iPhone bara tar flera bilder och slår samman dem för ... det höga dynamiska omfånget, vi använder samma typ av teknik här för att verkligen förstå kontrasten och världen omkring oss," sa Liefer.
Medan stereokameror fungerar för John Deeres nuvarande autonoma traktor, kan den använda lidar, radar, ultraljud och andra tekniker för svårare uppgifter i framtiden som att arbeta i stående grödor, sa Hindman. För att få några av dessa smarta egenskaper, John Deere förvärvade en Silicon Valley-baserad ag tech startup kallade Bear Flag Robotics för 250 miljoner dollar i augusti. "Problemet med uppfattning inom jordbruket är verkligen svårt," sa Hindman. "[Och] det svåraste tekniska problemet för oss ur ett perceptionsperspektiv är förmodligen stående gröda."
Stadig cellulär anslutning är en förutsättning för att använda det autonoma systemet i ett fält. Om traktorn tappar sin cellsignal, stannar den och startar inte igen förrän den återupprättar en anslutning och får OK från bonden via en app. Inuti maskinen installerade John Deere flera sätt att stoppa och manuellt styra traktorn, inklusive genom gasreglaget och normala bromsar. Bonden kan också ta tag i ratten för att ta över driften av maskinen.
Traktorn kan fortfarande användas manuellt för andra uppgifter, inte bara autonoma operationer, och hytten ser inte annorlunda ut. På grund av de förändringar som gjorts på själva maskinen kan en bonde inte lätt flytta den autonoma kapseln från en traktor till en annan. Tillsammans med de redundanta bromsarna har John Deere byggt in annan säkerhet i systemet. Data som delas mellan traktorn och smarttelefonen är krypterad i båda ändar, och företaget har inbäddat säkerhet i mjukvaran på maskinerna. Traktorn har även redundanta system ombord för att vara säker på att kamerorna och GPS-signalen finns. Om de går offline kommer traktorn att stanna.
Undviker hinder
Tidigt hade John Deeres autonoma teknologi problem med skuggor. Och löv. Och smutsfläckar som var olika färger än de andra. Alla fick traktorn att stanna och skicka en varning om hinder. Men tekniken är nu vid den punkt där den falska felfrekvensen är låg, sa Hindman. För att hjälpa till att undvika falska varningar om hinder, kör John Deeres autonoma 8R med lamporna på hela tiden - en ovanlig syn i jordbrukslandet.
Att låta lamporna vara tända hela tiden "gör miljön som vi tar bilder av mer konsekvent under dagen och över tiden", sa Hindman. Och traktorn presterar faktiskt bättre på natten än på dagen eftersom det finns mer kontrast i bilddata, sa han. John Deere har en USA-baserad telesupportpersonal för att undersöka hindersvarningar från traktorn. Om arbetarna fastställer att det är något mindre som löv som blåste över vägen, låter de maskinen återuppta driften utan att bekymra bonden.
Om traktorn stöter på något som liknar en stor sten, stannar den eftersom stenen kan fastna i jordbearbetningsverktyget. Traktorn skickar en push-notis till bonden med en bild av hindret. John Deere byggde in möjligheten för traktorn att köra runt dessa hinder så att bonden inte behöver komma till fältet för varje problem. "För att säkerställa att vi inte är till besvär för kunden kommer vi att ha support 24/7 som säger "OK, maskinen stannade och den såg något", sa Kovar. "Är det säkert för oss att komma igång igen?"
Verklig testning
Nimz har testat John Deeres autonoma utrustning på sin gård i fyra år, men han kör fortfarande förbi fältet där traktorn går av sig själv, bara för att förundras över att den faktiskt fungerar utan någon i hytten. Han hade hoppat ur sin skördetröska för att prata med mig innan han snabbt återupptog arbetet. En storm väntade nästa dag, vilket skulle hindra honom från att fortsätta skörden. Jordbrukare strävar efter att få så mycket arbete som möjligt gjort innan regn eftersom de inte vet när de kan komma tillbaka till fältet.
Även om Nimz måste sluta arbeta när det blir för mörkt, har hans autonoma 8R inte samma problem. Istället kan den köra hela natten och få bearbetningen klar innan smutsen förvandlas till lera. "Du vill få så mycket arbete du kan, [men] att be en anställd att [jobba sent på natten efter en lång dag] är svårt," sa Nimz. "En autonom traktor kan göra detta. … Det är inget problem. Det bryr sig inte. Så du kan släppa den och bara låta den arbeta 24 timmar om dygnet för att komma före vädret.”
På grund av möjligheten att odla fler timmar på en dag, räknar Nimz med att kunna köpa mindre utrustning. Trenden inom jordbruket har varit att använda allt större utrustning och traktorer för att täcka så mycket mark som möjligt på kortast möjliga tid. A 36-rads planteringsmaskin kan sätta fler frön i jorden på en gång än en 12-rads planteringsmaskin. Men genom att köpa mindre utrustning kan bönder som Nimz spara pengar och är också bättre för marken. Eftersom maskinerna är lättare kompakterar de jorden mindre.
Mer än något annat förväntar han sig att hans autonoma traktor och plog – såväl som framtida John Deere-produkter – ska göra hans liv "mycket enklare". Om maskinen är igång och han inte har annat att göra, kommer han att kunna ta en lunchrast istället för att äta en macka i sin traktor. "Små saker som det betyder något," sa Nimz. "Det är saker som ... jag trodde att jag skulle behöva ... gå i pension för att njuta."
Brist på arbetskraft
Den största fördelen med autonoma traktorer är att låta jordbrukare utföra två jobb samtidigt. Branschen har en brist på arbetskraft som gör det svårt för odlarna att få allt gjort på sina gårdar i ett kort fönster. Om en bonde inte planterar i tid har han ingen gröda att skörda på hösten. Om han inte får grödorna plockade före frysning och snö går skörden förlorad.
Gårdsarbete är säsongsbetonat, med extra arbetare som behövs för att lägga ner långa timmar under plantering och skörd. Under 2019 var mer än hälften av alla inhyrda lantarbetare – ungefär 450,000 2 personer – invandrare, enligt New American Economy. Men USA:s immigrationspolitik gör det svårt att hitta tillräckligt med arbetare, och H-XNUMXA jordbruksvisum är dyrt för många amerikanska odlare, sa tankesmedjan. "Bönder oroar sig ofta för att hitta tillräckligt med arbetare eftersom få amerikaner verkar villiga att ta på sig de svåraste och mest fysiska jordbruksjobben", sa New American Economy.
De flesta av befolkningen bor i städer, och bönder i USA blir äldre, med medelåldern närmar sig 60. Bönder kommer att behöva mata 10 miljarder människor år 2050 med färre arbetare och utan mer åkermark, sa Hindman. Autonomi kan hjälpa till att fylla det gapet. Att automatisera fler uppgifter på en gård skulle kunna eliminera jobb som en gång fylldes av människor. Nimz, för en, sa att när en av hans arbetare går i pension, kommer han förmodligen inte att anställa någon ny.
"Den kille som har varit med mig i 36 år, jag behöver inte ersätta," sa han. "Traktorn kommer att ta hans plats." Men John Deere förväntar sig att de flesta bönder ska sätta in dessa arbetare till andra uppgifter på gården, snarare än att skära ner anställda. Autonomi "är inte ett hot", sa Hindman. "Det är verkligen [sättet] vi ska lösa bristen på arbetskraft för att fortsätta att odla maten som världen behöver."
Svep för att köra
En viktig del av autonomiprocessen är smartphonen. John Deere designade systemet för att styras av iPhones och Android-telefoner genom sin befintliga Operation Center-app. För bönder med de nya självkörande systemen kommer en extra flik att dyka upp som innehåller autonomifunktionerna.
Inuti appen sveper bönder för att starta fordonet och trycker på en knapp för att pausa operationerna. Appen talar om för dem hur mycket bränsle som finns kvar, hur länge maskinen har varit igång och hur länge den har stått på tomgång. De kan se hindren under avsnittet "Händelser" och ta fram - och zooma in på - video från dessa 12 stereokameror. En uppgift som traktorn inte klarar av på egen hand är tankning, vilket behöver ske ungefär var åttonde timme. En "Gå till"-knapp i Operation Center-appen kan uppmana traktorn att bege sig till en förinställd destination på fältet så att den kan tankas, ungefär som en robotdammsugare kommer tillbaka till sin laddstation.
Medan odlare kan styra en traktor från sin telefoner och starta om den efter att ett hinder har identifierats måste de vara fysiskt med maskinen första gången de startar den för dagen. Under den initiala installationen måste lantbrukaren kartlägga en gräns runt åkern och runt barriärer, på samma sätt som att sätta upp ett VR-headset. Det kan göras genom att manuellt köra traktorn eller använda en John Deere Gator (ett litet terrängfordon) som är kopplat till företagets kartteknik.
Alltid på support
Idag tar John Deere inte ut serviceavgifter för sina GPS-funktioner eller andra funktioner i sina maskiner. Men det är inte säkert om det kommer att göra det för autonomi. Och företaget har ännu inte bestämt hur det ska hantera uppgraderingar och annan logistik. Bönder håller fast vid sina traktorer i årtionden. Men tekniken som används för att göra maskiner autonoma kommer att vara föråldrad mycket tidigare.
"Vi måste komma på rätt affärsmodell som gör det möjligt för odlare att dra fördel av ökande tekniknivåer, ökande förbättringar av kamerornas förmåga och beräknings- och uppfattningssystemet utan att behöva byta traktor varje gång de vill. gör det, sa Hindman. Under de första åren av autonomi förväntar John Deere att uppdateringarna och förändringarna kommer mycket snabbt. Medan det börjar med jordbearbetning planerar man "att erbjuda nya modeller med nya grödor, med ny utrustning, med nya redskap för traktorn ... med en ganska snabb kadens", sa Hindman.
John Deere säger att tekniker hos dess återförsäljare kommer att kunna fixa komplicerade problem med de autonoma systemen. Och bönder kommer att kunna göra vissa reparationer på egen hand, som att koppla ledningsnätet som håller kapslarna till traktorn eller fixera fästena som håller sensorerna. Utöver jordbearbetning kommer John Deere att titta på andra uppgifter som utförs av traktorer, som fjäderbearbetning och kultivering. Och i framtiden planerar John Deere att utöka autonomin till i princip varje uppgift en maskin utför på en gård, från plantering till skörd.
"De kommer inte alla på samma gång," sa Hindman. "Så det kommer att finnas en del av verksamheten på gården som en bonde fortfarande gör ... i traktorns hytte och kör traktorn som de gör idag." Jordbrukare kommer att fortsätta att använda 8R som en vanlig traktor, och framtida autonoma uppdateringar kan rullas ut till samma maskin genom tillägg av hårdvara och mjukvara. Det gör att bönder kan använda traktorn för mer än en självständig uppgift.
Att komma till den punkt där alla delar av jordbruket är automatiserade kommer sannolikt att ske "snarare än någon tror", sa Hindman. "Om min rygg var mot väggen, skulle jag säga till dig om 10 år eller mindre kommer vi att se autonomi hela vägen genom produktionssystemet." För tillfället kommer John Deeres maskiner att hjälpa bönder att förbereda sina åkrar för nästa planteringssäsong – och jag får se hur det är inifrån hytten på den självkörande traktorn.
När jag växte upp på en gård på landsbygden i Iowa, har jag åkt skördetröskor med min pappa dussintals gånger och har kollat in John Deere-maskiner som styr sig själva. Men upplevelsen av att sitta bakom ratten på en massiv maskin när den helt kör sig själv kan bara beskrivas med ett ord: vild. Jag är bara med på åkturen. Varje rörelse av maskinen automatiseras och övervakas från en smartphone, vilket låter Nimz skörda majs medan traktorn bearbetar sina åkrar. När maskinen närmar sig slutet av ett "pass", en sträcka nerför fältet, glömmer jag nästan bort att jag sitter bakom ratten.
När jag äntligen går ur maskinen på kanten av åkern fortsätter den tomma traktorn sin väg och drar plogen bakom sig. Regnet är på väg att börja falla, och det har mycket att göra.
/agroteknik/utrustning-på-fältet