جرار بدون سائق
الجرار بدون سائق هو مركبة زراعية مستقلة توفر جهد جر عالي (أو عزم دوران) بسرعات بطيئة لأغراض الحرث والمهام الزراعية الأخرى. يُعتبر بدون سائق لأنه يعمل بدون وجود إنسان داخل الجرار نفسه. مثل المركبات الأرضية غير المأهولة الأخرى ، يتم برمجتها لمراقبة موقعها بشكل مستقل وتحديد السرعة وتجنب العوائق مثل الأشخاص أو الحيوانات أو الأشياء الموجودة في الحقل أثناء أداء مهمتها. [1] تنقسم الجرارات المختلفة بدون سائق إلى تقنية مستقلة بالكامل واستقلالية خاضعة للإشراف. [2] ظهرت فكرة الجرار بدون سائق في وقت مبكر من عام 1940، لكن المفهوم تطور بشكل كبير في السنوات القليلة الماضية. [ الإطار الزمني؟ ] تستخدم الجرارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وتقنيات لاسلكية أخرى لزراعة الأراضي دون الحاجة إلى سائق. تعمل ببساطة بمساعدة مشرف يراقب التقدم في محطة تحكم أو بجرار مأهول في المقدمة.
تاريخ
كانت فكرة الجرارات ذاتية القيادة موجودة منذ عام 1940، عندما اخترع فرانك دبليو أندرو جراره الخاص. لتوجيه جراره ذاتية القيادة، يتم وضع برميل أو عجلة ثابتة في وسط الحقل ويتم لف حولها كابل متصل بذراع توجيه في مقدمة الجرار. [3] في الخمسينيات من القرن الماضي، طورت شركة فورد جرارًا ذاتية القيادة أطلقوا عليه اسم "The Sniffer"، لكن لم يتم إنتاجه أبدًا لأنه لا يمكن تشغيله دون تشغيل سلك تحت الأرض عبر الحقل. [4] لم تكن هناك أي تقدمات كبيرة في تقنيات الجرارات ذاتية القيادة حتى عام 1994، عندما طور المهندسون في معهد سيلسو للأبحاث نظام تحليل الصور، والذي تم استخدامه لتوجيه جرار صغير ذاتية القيادة مصمم للمحاصيل الخضرية والجذرية. يمكن لهذا الجرار الجديد أيضًا التعامل مع المنعطفات الطفيفة في الرأس. [ 5]
تعتمد تقنيات الجرارات ذاتية القيادة الحالية على التطورات الأخيرة [ الإطار الزمني؟ ] في المركبات غير المأهولة والتكنولوجيا الزراعية. يُعرَّف الجرار بأنه مركبة قوية تعمل بمحرك ذات مداسات كبيرة وثقيلة، تُستخدم لسحب الآلات الزراعية والمركبات الأخرى. [6] في أغلب الأحيان، يُستخدم المصطلح لوصف مركبة زراعية توفر القوة والجر لميكنة المهام الزراعية. كانت الزراعة الدقيقة تحولًا كبيرًا في التكنولوجيا حدث في الثمانينيات. وكانت النتيجة هي الجرارات التي يقودها المزارعون بمساعدة أجهزة تحديد المواقع العالمية وأجهزة الكمبيوتر الموجودة على متنها. تركز الزراعة الدقيقة على تعظيم العائدات مع استخدام الحد الأدنى من الموارد. وبمساعدة أجهزة تحديد المواقع العالمية وأجهزة الكمبيوتر، يمكن للمزارعين استخدام الجرارات بكفاءة أكبر.
بعد ذلك، عمل المهندسون على الجرارات شبه الآلية . كانت هذه الجرارات مزودة بسائقين، لكن السائقين لم يكن عليهم سوى التوجيه في نهاية كل صف. [7] بعد ذلك، ظهرت فكرة الجرارات ذاتية القيادة في عامي 2011 و2012.
تم إنشاء الجرارات بدون سائق في البداية لتتبع جرارًا رئيسيًا (مع سائق). وهذا من شأنه أن يسمح لسائق واحد بأداء ضعف العمل باستخدام ما يسمى بتقنية "اتبعني". يتبع الجرار بدون سائق جرارًا رئيسيًا بين الحقول تمامًا كما يفعل العامل المستأجر. الآن، [ متى؟ ] ومع ذلك، تحركت تقنيات الجرارات بدون سائق نحو الاستقلالية، أو التشغيل المستقل. [8] [9]
تكنولوجيا
الجرار بدون سائق هو جزء من التحرك لزيادة الأتمتة في الزراعة. تشمل التقنيات المستقلة الأخرى المستخدمة حاليًا في الزراعة الحلب الآلي وقطف الفراولة الآلي. تطوير مثل هذه التكنولوجيا أمر صعب. لكي تنجح، يجب أن يكون الجرار قادرًا على متابعة المهام الحتمية (مهمة محددة قبل أن تبدأ، مثل المسار الذي يجب اتباعه في الحقل)، وأن يكون لديه سلوك تفاعلي (القدرة على الاستجابة لموقف غير معروف مثل عقبة في الطريق)، وأن يكون لديه استجابات انعكاسية (اتخاذ قرار دون تردد أو حسابات تستغرق وقتًا طويلاً مثل تغيير زاوية التوجيه إذا لزم الأمر). [10] في النهاية، يجب أن يحاكي الجرار الإنسان في قدرته على مراقبة الموضع المكاني واتخاذ القرارات مثل السرعة. [1]
كيف تعمل التكنولوجيا
لقد تطورت تكنولوجيا الجرارات ذاتية القيادة منذ بداياتها في أربعينيات القرن العشرين. والآن هناك [ متى؟ ] عدة طرق مختلفة لبناء الجرارات وبرمجتها.
استقلالية كاملة
حاليًا، تتنقل غالبية الجرارات ذاتية القيادة بالكامل باستخدام أشعة الليزر التي ترتد الإشارات من العديد من أجهزة الإرسال والاستقبال المحمولة الموجودة حول الحقل. وتصاحب هذه الليزر أجهزة راديو بتردد 150 ميجاهرتز للتعامل مع مشكلات خط الرؤية. [11] وبدلاً من السائقين، تحتوي الجرارات على وحدات تحكم. ووحدات التحكم هي أشخاص يشرفون على الجرارات دون أن يكونوا بداخلها. ويمكن لوحدات التحكم هذه الإشراف على جرارات متعددة في حقول متعددة من مكان واحد.
تتضمن تقنية أخرى للجرارات ذاتية التشغيل بالكامل استخدام النظام الكهربائي الأصلي (أو ناقل CAN ) للجرار أو المعدات الزراعية لإرسال الأوامر. باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وردود الفعل اللاسلكية، تدير برامج التشغيل الآلي مسار المركبة وتتحكم في أدوات الزراعة. يتم استخدام جهاز استقبال لاسلكي محدث وجهاز كمبيوتر على متن المركبة بشكل عام لتلقي الأوامر من محطة الأوامر عن بعد وترجمتها إلى أوامر للمركبة مثل التوجيه والتسارع والكبح وناقل الحركة والتحكم في الأدوات. تعمل تقنيات الاستشعار مثل الليدار على تحسين السلامة من خلال اكتشاف العوائق غير المتوقعة والاستجابة لها.
في معرض الإلكترونيات الاستهلاكية لعام 2022 ، أعلنت شركة تصنيع الجرارات جون ديري عن تطوير أول جرار ذاتي القيادة مصمم للعمل بدون سائق في الكابينة. سيتم إضافة المعدات إلى جرار 8R 410 وستتضمن ما مجموعه 12 كاميرا استريو ووحدة معالجة رسومية من Nvidia يمكن التحكم فيها من هاتف ذكي. [12]
الحكم الذاتي الخاضع للإشراف
تستخدم الجرارات التي تعمل باستقلالية خاضعة للإشراف (تكنولوجيا آلية، ولكن مع وجود مشغل مشرف) [2] تكنولوجيا واتصالات مركبة إلى مركبة (V2V). يوجد اتصال لاسلكي بين الجرارين لتبادل البيانات ومشاركتها. يحدد الجرار الرائد (مع مشغل) السرعة والاتجاه اللذين يتم نقلهما بعد ذلك إلى الجرار بدون سائق لتقليدهما. [13]
أمان
تعتبر الجرارات ذاتية القيادة مثيرة للجدل من حيث السلامة والقبول العام. إن تشغيل الجرار بدون سائق يجعل بعض الناس متوترين. [14] إن إنشاء تقنية تظل آمنة في جميع السيناريوهات التي قد يحدث فيها الفشل يتطلب الكثير من البرمجة والوقت. [15] فيما يتعلق باكتشاف الحركة، تحتوي الجرارات على أجهزة استشعار لإيقافها إذا اكتشفت أشياء في طريقها مثل الأشخاص أو الحيوانات أو المركبات أو الأشياء الكبيرة الأخرى. [16]
الشركات المصنعة
هناك العديد من الشركات المصنعة الأساسية التي تسعى بنشاط لإنتاج جرار بدون سائق قابل للتسويق وقد قطعت خطوات واسعة نحو النماذج الأولية الكبيرة والإنتاج الضخم لمنتجاتها. الشركات المصنعة الرائدة حاليًا هي John Deere و Autonomous Tractor Corporation و Fendt و Case IH . [2] [17] [8]
جون ديري
كان لشركة جون ديري تأثير قوي على تطوير تكنولوجيا الزراعة الآلية. في أوائل عام 2008، أطلقت شركة ديري آند كومباني منتج التوجيه ITEC Pro، وهو نظام آلي يعتمد على تقنية تحديد المواقع العالمية والذي يعمل على أتمتة وظائف السيارة بما في ذلك المنعطفات النهائية. [8] لدى جون ديري حاليًا نموذج أولي قيد التطوير. بدلاً من استخدام الليزر، يستخدم الجرار هوائيين على شكل قبة مقاس 6 بوصات يستقبلان إشارات من قمر صناعي لتحديد المواقع العالمية. بناءً على إشارات الأقمار الصناعية هذه، يتبع الجرار مسارًا مبرمجًا مسبقًا عبر خريطة إلكترونية. هذه الهوائيات مخصصة أيضًا للمشغلين البشريين للتحكم في الجرار إذا واجهت إشارات الأقمار الصناعية صعوبة في اختراق المباني أو النباتات الثقيلة. [18]
شركة الجرارات ذاتية القيادة
في يناير 2012، أسس تيري أندرسون شركة تسمى Autonomous Tractor Corporation (ATC) ومقرها في داكوتا الشمالية. الجرار بدون سائق SPIRIT هو أحد منتجات ATC. اعتقد أندرسون أن الجرارات أصبحت أكبر وأكثر تكلفة بينما لم تتحسن في الجودة. وبالتالي خرج من التقاعد لإنشاء SPIRIT. كانت الجرارات التي ساعد أندرسون في إنشائها مصنوعة في البداية لتتبع جرارًا رئيسيًا (يحتوي على سائق) ولكنها تتجه الآن نحو التشغيل المستقل. اختبر أندرسون نماذج نصف مقياس لتصميم جراره الآلي في منزله الثاني في تكساس. قدم نموذجه في معرض Big Iron Farm Show في سبتمبر 2012. [17] صرح أندرسون أن هدفه هو بناء 25 وحدة من جراره الآلي في عام 2013 وبيعها بسعر مخفض للمزارعين لاختبارها. [9]
فيندت
كما تعمل شركة فيندت، وهي جزء من شركة AGCO، على تطوير جرار بدون سائق. ففي عام 2011 في هانوفر في معرض Agritechnica، قدمت فيندت نموذجها للجرار بدون سائق المسمى GuideConnect. GuideConnect هو جرار مبرمج لعكس حركات جرار آخر. [19] يتحرك الجرار الذي يقوده المشغل عبر حقل أو عبر المحاصيل ويتبعه جرار بدون سائق. يمكن للجرار الرائد الذي يتحكم فيه السائق تجنب العوائق مع اتباع الجرار بدون سائق لمساره. [2] وبدلاً من التركيز على قطعة مستقلة تمامًا من التكنولوجيا، صنعت فيندت GuideConnect للعمل مع الآلات التي يتحكم فيها المشغل. يتم توصيل GuideConnect عن طريق الملاحة عبر الأقمار الصناعية والراديو بالجرار الذي يقوده المشغل. [7]
القضية رقم IH
Case IH هي شركة تم إنشاؤها من خلال دمج شركة JI Case Company و International Harvester . تعمل الشركة الآن تحت CNH Global ، لكن الجرارات لا تزال تحمل العلامة التجارية Case IH. يشار إلى الجرارات التي تعمل بدون سائق والتي تنتجها Case IH باسم "الاستقلالية الخاضعة للإشراف". [2] يتبع الجرار الذي يقوده شخص آلات مستقلة تحاكي توجيه وسرعة الجرار السابق. يوجد سائق أولي، لكن التكنولوجيا المستقلة موجودة في الجرار الثاني. تعمل الآلتان بتقنية V2V، وهي عبارة عن اتصال من مركبة إلى مركبة. في عام 2016، كشفت Case عن أحدث مفهوم مستقل لها، وهو جرار محاصيل صفوف بدون كابلات من طراز Magnum يمكنه العمل بشكل مستقل. [20]
طقم ترقية الجرار
يمكن أيضًا إضافة أنظمة التوجيه المستقلة إلى الجرارات غير ذاتية القيادة لجعلها ذاتية القيادة. [21]
روبوتات علم الدب
تقوم شركة Bear Flag Robotics ببناء تقنية مستقلة للجرارات الزراعية. ويتلخص نموذج العمل في شراء الآلات من الشركات المصنعة الأصلية (John Deere وCase New Holland وAgco)، وتجهيزها بأجهزة استشعار ومشغلات وأجهزة حسابية ثم توفيرها للمزارعين. [22] [23]
انظر أيضا
ملحوظات
- ^ ab Mark Brown (2011). "الجرار المستقل متميز في مجاله". Wired.com . Wired.
- ^ abcde David Hest (2012). "أنظمة الجرارات وعربات الحبوب الجديدة التي تعمل بدون سائق ستصدر هذا العام". أخبار صناعة المزارع.
{{cite journal}}: تتطلب المجلة الاستشهاد بها|journal=( مساعدة ) - ^ كوندون، دكتور إي يو؛ إتش إتش وندسور (يوليو 1940). "جرار بدون سائق يزرع المحاصيل في لوالب". ميكانيكا شعبية . 74 (1): 7.
- ^ Leffingwell, Randy (2001). Ford Farm Tractors of the 1950s . Osceola, WI: MBI Pub. pp. 84–85.
- ^ ويليامز، مايكل (2002). الجرارات الزراعية . لندن: أمبر بوكس. ص 170.
- ^ "جرار". قاموس علم أصول الكلمات على الإنترنت . Dictionary.com.
- ^ ab "Fendt GuideConnect – جراران وسائق واحد". Fendt. 2011.
- ^ abc Charles J. Murray (2008). "Deere Takes Next Step Toward Driverless Tractor". Designnews.com . Design News.
- ^ ab Mikkel Pates (2012). "Driverless Tractor". Agweek.com . Forum Communication Co. مؤرشف من الأصل في 2013-03-12 . تم الاسترجاع في 2013-03-04 .
- ^ Blackmore, BS; Griepentrog, HW; Nielsen, H.; Nørremark, M.; Resting-Jeppesen, J. (2004). "تطوير جرار ذاتي التحكم حتمي" (PDF) . الجامعة الملكية للطب البيطري والزراعة (KVL).
- ^ "جرار Spirit المستقل يلغي الحاجة إلى السائق". أخبار صناعة المزارع . Penton Media, Inc. 2012.
- ^ Tibken, Shara (2022-01-05). "John Deere تفتتح آفاقًا جديدة بجرارات ذاتية القيادة يمكنك التحكم فيها من الهاتف". CNET . تم الاسترجاع في 2022-01-06 .
- ^ لوكاس كوني (2011). "Case IH تفوز بجوائز SIMA للابتكار". Tractor.com.
- ^ أليستير درايفر (2013). "OFC13: الجرارات والروبوتات التي تعمل بدون سائق ستكون مستقبل الزراعة". Farmers Guardian.
{{cite journal}}: تتطلب المجلة الاستشهاد بها|journal=( مساعدة ) - ^ بيل هوارد (2013). "جوجل: السيارات ذاتية القيادة في غضون 3-5 سنوات. الحكومة الفيدرالية: ليس بهذه السرعة". Extreme Tech.
{{cite journal}}: تتطلب المجلة الاستشهاد بها|journal=( مساعدة ) - ^ أنتوني ستينتز؛ وآخرون (2012). "نظام لعمليات الجرارات شبه المستقلة". الروبوتات المستقلة . 13 (1). معهد الروبوتات.: 87-103. مؤرشف من الأصل في 2013-03-12 . تم الاسترجاع في 2013-03-04 .
- ^ "جرار ثوري بدون سائق مصمم ليحل محل سيارات الدفع الرباعي الكبيرة". معرض المزرعة. 2013.
{{cite journal}}: تتطلب المجلة الاستشهاد بها|journal=( مساعدة ) - ^ المنتجات : التكنولوجيا في منتجاتنا
- ^ جيمس أندروز (2012). "فيندت تعرض جرارًا بدون سائق". الزراعة الآلية.
{{cite journal}}: تتطلب المجلة الاستشهاد بها|journal=( مساعدة ) - ^ "Case IH تعرض مركبة مفهومية لأول مرة في معرض Farm Progress Show". www.caseih.com . 31 أغسطس 2016.
- ^ "أنظمة التوجيه المستقلة للجرارات". مؤرشف من الأصل في 2018-05-07 . تم الاسترجاع 2018-05-06 .
- ^ "منتج محاصيل صفية متنوعة في حاجة ماسة إلى التكنولوجيا". الزراعة الناجحة . 2020-09-08 . تم الاسترجاع في 2020-12-08 .
- ^ بريغهام، لورا كولودني، كاتي (2018-08-31). "الجرارات بدون سائق موجودة هنا للمساعدة في مواجهة النقص الشديد في العمالة في المزارع". CNBC . تم الاسترجاع في 2020-12-08 .
{{cite web}}:CS1 maint: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( الرابط )
