RU2810221C2 - Autonomous tractor and method for cultivating agricultural lands using such tractor - Google Patents
Autonomous tractor and method for cultivating agricultural lands using such tractor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2810221C2 RU2810221C2 RU2021117863A RU2021117863A RU2810221C2 RU 2810221 C2 RU2810221 C2 RU 2810221C2 RU 2021117863 A RU2021117863 A RU 2021117863A RU 2021117863 A RU2021117863 A RU 2021117863A RU 2810221 C2 RU2810221 C2 RU 2810221C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tractor
- agricultural
- autonomous
- land
- road
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 15
- 238000009313 farming Methods 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 238000003971 tillage Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000012272 crop production Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Настоящее изобретение относится, в целом, к автономным тракторам для автономного перемещения и культивации сельскохозяйственных угодий. The present invention relates generally to autonomous tractors for autonomously moving and cultivating agricultural land.
Уровень техники State of the art
Применение технологии в сельском хозяйстве улучшило подходы, которые фермеры используют в сельскохозяйственных угодьях в наши дни. Современное сельское хозяйство сделало легким для фермеров достижение высокого урожая, в то же время используя меньше вложений. Согласно трендам в использовании технологии в сельском хозяйстве, существуют сильные надежды, что будущее сельского хозяйства является светлым. Например, механизация в сельском хозяйстве снизила чрезмерное использование людских ресурсов при выполнении некоторых из сельскохозяйственных работ. Как следствие, сельскохозяйственные машины становятся все крупнее и крупнее и более специализированными для выполнения одного типа культивации. Внедрение автономных тракторов считается следующим шагом в будущее сельского хозяйства, и ожидается, что с использованием автономных тракторов тренд на все более крупные и более предметно-ориентированные (специализированные) сельскохозяйственные машины будет продолжен. The application of technology in agriculture has improved the approaches that farmers use in their farmlands these days. Modern agriculture has made it easy for farmers to achieve high yields while using less inputs. According to the trends in the use of technology in agriculture, there are strong hopes that the future of agriculture is bright. For example, mechanization in agriculture has reduced the overuse of human resources in some of the agricultural activities. As a consequence, agricultural machines are becoming larger and larger and more specialized to perform one type of cultivation. The introduction of autonomous tractors is considered the next step in the future of agriculture, and with the use of autonomous tractors, the trend for larger and more domain-specific (specialized) agricultural machines is expected to continue.
Самодвижущиеся автомобили являются обычными в наши дни. На основе трендов в отношении улучшения технологии можно ожидать, что технология также будет использована для культивации сельскохозяйственных угодий. В настоящее время фермеры в развитых странах допускают тактический подход к тому, как они сажают, собирают, а также сохраняют свои урожаи. Хорошим примером новых тактических подходов является использование автономных тракторов в сельском хозяйстве. Идея автономных тракторов может прослеживаться до внедрения идеи точного земледелия в восьмидесятых. В эти дни фермеры использовали GPS-технологию в качестве путеводителя для тракторов по сельскохозяйственным угодьям. Целью такого подхода было снижение расхода топлива и улучшение эффективности тракторов и земледельческих операций. По существу, эти первоначальные этапы сформировали основу для развития автономных тракторов, следуя привнесению технологий, которые улучшили связь через беспроводные устройства. Автономные тракторы применяют точно такой же подход, что и беспилотные транспортные средства, т.е., используют усовершенствованные системы управления и датчики. С включением функциональных возможностей автономного рулевого управления такие тракторы получили дополнительные функциональные возможности управления. Несомненно, запуск автономных тракторов является важным проявлением более широкого использования технологии в сельском хозяйстве. Self-driving cars are common these days. Based on the trends in technology improvement, it can be expected that the technology will also be used for agricultural land cultivation. Nowadays, farmers in developed countries allow a tactical approach to how they plant, harvest, and also maintain their crops. A good example of new tactical approaches is the use of autonomous tractors in agriculture. The idea of autonomous tractors can be traced back to the introduction of precision farming in the eighties. These days, farmers used GPS technology to guide tractors through their farmlands. The goal of this approach was to reduce fuel consumption and improve the efficiency of tractors and farming operations. Essentially, these initial stages formed the basis for the development of autonomous tractors, following the introduction of technologies that improved communication through wireless devices. Autonomous tractors take exactly the same approach as self-driving vehicles, using advanced control systems and sensors. With the inclusion of autonomous steering functionality, such tractors have additional steering functionality. Undoubtedly, the launch of autonomous tractors is an important manifestation of the increased use of technology in agriculture.
Выгоды для фермеров являются очевидными. Является неоспоримым тот факт, что занятие сельским хозяйством является нелегким предприятием, оно подразумевает работу в течение долгих часов и принятие принципов тяжелого труда в жестких погодных условиях. Принимая во внимание известное состояние фермеров, большинство из них не имеют работников, чтобы давать им работу в сельскохозяйственных угодьях, и, следовательно, должны делать все сами. Автономные тракторы могут быть позитивным выходом. На фоне этого, аккуратность и точность являются важными аспектами в сельском хозяйстве в различных аспектах, таких как посев. Рассматривая, например, такой посев, автономные тракторы могут быть оборудованы автономными посевными системами, которые обеспечивают высокую точность при посеве. С такими возможностями фермеры уверены в сохранении посевных семян. В общем, использование таких тракторов может вести к более высокой отдаче на инвестиции, поскольку точность улучшается. The benefits for farmers are clear. It is an undeniable fact that farming is not an easy undertaking, it involves working long hours and adopting the principles of hard work in harsh weather conditions. Considering the known condition of farmers, most of them do not have workers to give them work in the agricultural lands and, therefore, have to do everything themselves. Autonomous tractors could be a positive solution. Against this backdrop, accuracy and precision are important aspects in agriculture in various aspects such as sowing. Considering such seeding for example, autonomous tractors can be equipped with autonomous seeding systems that provide high precision during seeding. With such opportunities, farmers are confident in saving the seeds they plant. In general, the use of such tractors can lead to a higher return on investment as accuracy improves.
Одним из факторов, которые мешают сельскохозяйственному производству в развитых и развивающихся странах, является отсутствие достаточной рабочей силы. Обычно, фермеры возделывают небольшой участок земли, которым они определенно должны распорядиться со своей ограниченной рабочей силой. Однако, с применением автономных тракторов, проблема недостаточности рабочей силы удовлетворяется, поскольку число работников, необходимых для культивации сельскохозяйственных земель, может быть снижено.One of the factors that hinder agricultural production in developed and developing countries is the lack of sufficient labor. Typically, farmers cultivate a small plot of land, which they definitely have to manage with their limited labor force. However, with the application of autonomous tractors, the labor shortage problem is addressed as the number of workers required to cultivate agricultural land can be reduced.
Также данные играют важную роль в определении решений фермеров. Обычно, отсутствие четких и достоверных данных может мешать принятию решений фермерами и, следовательно, иметь неблагоприятные влияния на объем продукции, получаемой с полей. Существуют различные источники и типы данных, которым фермер должен следовать в своих земледельческих действиях. Например, данные о почве являются важными в том, что они помогают фермерам в определении того, какие сельскохозяйственные культуры будут чувствовать себя хорошо на данном участке земли, посредством установления содержания влаги и количества питательных веществ. Автономные тракторы могут быть снабжены различными датчиками, которые могут быть использованы при сборе данных об условиях почвы, и, следовательно, предлагать платформу для улучшения выхода продукции доступных урожаев. Устранение человеческого взаимодействия в земледелии следом за использованием автономных тракторов может, таким образом, быть полезным. Испытывающие нагрузку рабочие не могут добиваться требуемого уровня эффективности на полях. Аналогично, часто является трудным для людей управлять различными задачами на ферме, особенно когда подразумевается большое сельскохозяйственное угодье. Автономные тракторы имеют соответствующие датчики, чтобы предлагать необходимую помощь в организации нескольких задач в сельскохозяйственном угодье, следовательно, снижая напряжение и рабочую нагрузку на ферме.Data also plays an important role in guiding farmers' decisions. Typically, the lack of clear and reliable data can interfere with farmers' decision-making and consequently have an adverse impact on the volume of production obtained from the fields. There are various sources and types of data that a farmer must follow in his farming activities. For example, soil data is important in that it helps farmers determine which crops will do well on a given piece of land by establishing moisture content and nutrient levels. Autonomous tractors can be equipped with various sensors that can be used in collecting data on soil conditions, and therefore offer a platform for improving the yield of available crops. Eliminating human interaction in farming following the use of autonomous tractors could thus be beneficial. Stressed workers are unable to achieve the required level of efficiency in the fields. Likewise, it is often difficult for people to manage various tasks on a farm, especially when it involves a large farmland. Autonomous tractors have appropriate sensors to offer the necessary assistance in organizing multiple tasks in the farmland, hence reducing stress and workload on the farm.
Автономные тракторы работают по технологии высокого уровня, которая может быть использована в сборе ценнейшей информации. Например, некоторые модели имеют функциональные возможности автоматического рулевого управления и GPS-технологии, которые улучшают управление курсом трактора. Усовершенствованные датчики приходятся кстати в определении уровня влажности почвы, действиях по посеву и сбору урожая, текущей урожайности, а также количеству топлива, необходимого для заданной площади земли. Дополнительно, другие модели автономных тракторов могут направлять фермеров относительно того, как применять удобрения.Autonomous tractors operate on high-level technology that can be used to collect valuable information. For example, some models have automatic steering functionality and GPS technology that improve tractor directional control. Advanced sensors come in handy in determining soil moisture levels, planting and harvesting activities, current yields, and the amount of fuel required for a given area of land. Additionally, other autonomous tractor models can guide farmers on how to apply fertilizer.
Автономные тракторы предоставляют возможность точного управления работой и оборудованием фермы. Это делает возможным для фермеров продление своих рабочих часов. Датчики, установленные в тракторы, могут направлять его по правильному курсу даже в условиях пониженной видимости и ночью: работа продолжается даже во время ветреных, пыльных и туманных условий. Дополнительно, способность тракторов снижать рабочую нагрузку и напряжение работников является полезной при увеличившихся рабочих часах дня, поскольку фермер имеет большую гибкость в управлении задачами по выращиванию урожая.Autonomous tractors provide the ability to precisely control farm operations and equipment. This makes it possible for farmers to extend their working hours. Sensors installed in the tractors can guide it on the correct course even in low visibility conditions and at night: work continues even during windy, dusty and foggy conditions. Additionally, the ability of tractors to reduce worker workload and stress is beneficial during longer work hours, as the farmer has greater flexibility in managing crop production tasks.
Несомненно, автономные тракторы могут значительно улучшать земледелие. Однако, самодвижущиеся тракторы все еще должны быть одобрены, и там, где сама технология не кажется принципиальным препятствием для того, чтобы большие автономные тракторы культивировали землю, есть законодательство. Автономное движение к и от земельных угодий, очевидно, является большим препятствием, которое необходимо преодолеть. Также, законодательство препятствует транспортировке широких машин по дороге. Например, правило Евросоюза ограничивает ширину сельскохозяйственной машины 2,55 метрами. Фактически, автономное складывание более широких машин уже является частью технологии текущего дня, но это значительно увеличивает сложность и, таким образом, цену, по существу, подталкивая машины дополнительно становиться более специализированными и, в частности, более крупными. Это, в свою очередь сделает законодательство даже более усложненным и может даже означать, что на практике автономные тракторы будут применяться только в отдаленных, немноголюдных или даже только в ненаселенных районах.There is no doubt that autonomous tractors can greatly improve farming. However, self-driving tractors still need to be approved, and where the technology itself does not seem to be a fundamental barrier to large autonomous tractors cultivating the land, there is legislation. Autonomous movement to and from land is obviously a big hurdle to overcome. Also, legislation prevents the transport of wide vehicles on the road. For example, EU regulation limits the width of an agricultural machine to 2.55 meters. In fact, autonomous folding of wider machines is already part of the technology of the day, but this significantly increases the complexity and thus the price, essentially pushing the machines further to become more specialized and, in particular, larger. This in turn will make the legislation even more complex and may even mean that in practice autonomous tractors will only be used in remote, sparsely populated or even only uninhabited areas.
Задачи изобретенияObjectives of the invention
Задачей изобретения является смягчение недостатков автономных тракторов предшествующего уровня техники и их использование, в частности, чтобы предоставлять возможность более легкого практического использования без необходимости в массивном новом законодательстве.The object of the invention is to mitigate the disadvantages of prior art autonomous tractors and to use them, in particular, to enable easier practical use without the need for massive new legislation.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Для того, чтобы удовлетворять задачи изобретения, автономный трактор для автономного движения по сельскохозяйственным угодьям был изобретен, трактор содержит один или более датчиков для обнаружения препятствий при пересечений сельскохозяйственных угодий, сцепку для присоединения сельскохозяйственной машины, выбранной из группы сельскохозяйственных машин, каждая из которых приспособлена для присоединения к трактору, и соединительное устройство для присоединения трактора к грузовому автомобилю для грузовой автоперевозки для транспортировки трактора по дороге, при этом направление движения трактора для пересечения сельскохозяйственных угодий является перпендикулярным направлению движения, когда трактор транспортируется по дороге.In order to satisfy the objects of the invention, an autonomous tractor for autonomous movement across agricultural land has been invented, the tractor contains one or more sensors for detecting obstacles when crossing agricultural land, a hitch for connecting an agricultural machine selected from a group of agricultural machines, each of which is adapted to connecting to a tractor, and a connecting device for connecting the tractor to a truck for road freight transport for transporting the tractor on a road, wherein the moving direction of the tractor for crossing agricultural land is perpendicular to the moving direction when the tractor is transported on the road.
При этом изобретатели пошли против длительного тренда машин, становящихся все более крупными и более специализированными. Это основывается на признании того, что может быть достаточным, чтобы автономный трактор был экономически привлекательным, был небольшим и многофункциональным: небольшим в том смысле, что трактор, в принципе, не должен быть больше по сравнению с применяемым, как правило, устройством для преобразования энергии в движение ("мотор на колесах"). Нет необходимости иметь объединенное средство для культивации земли (такое как большие комбайны и другие машины для уборки урожая), пока трактор является приспособленным для присоединения к всевозможным различным сельскохозяйственным машинам для работы на сельскохозяйственных угодьях. Это означает, что настоящее изобретение предоставляет возможность того, что трактор может сохраняться относительно небольшим. Опять же, в силу того, что трактор, и, следовательно, сельскохозяйственная машина работает автономно, хорошая отдача от инвестиций может быть получена (несмотря на его небольшой размер), поскольку он может работать до 24 часов в сутки, 7 дней в неделю. Для небольшой машины, в свою очередь, текущее законодательство предусматривает гораздо меньше ограничений. Однако, чтобы быть экономически конкурентными, многие машины просто нуждаются в рабочей ширине, по меньшей мере, 3 метра. Даже более строго, многие современные машины имеют рабочую ширину, превышающую 5-6 метров вплоть даже до 20 метров или более. Это само по себе делает такие машины неподходящими для транспортировки по дороге, и не существует решения в законодательстве. Эта проблема также уместна для автономного трактора: многие машины просто должны иметь рабочую ширину, по меньшей мере, 3 метра. Однако, заявитель признал, что эта проблема может также быть преодолена посредством изобретения трактора, который имеет такие компоновки, что направление движения трактора при пересечении земельного участка является перпендикулярным направлению движения во время транспортировки по дороге. Это означает, что при движении по дороге сельскохозяйственная машина протягивается в направлении транспортировки, и, таким образом, продольном направлении дороги, что означает, что существует гораздо меньше законных ограничений. Согласно правилу Евросоюза, например, комбинация грузового автомобиля и прицепа может иметь длину до 18,75 метров. В то же самое время, при сохранении длины автономного трактора, например, ниже 2,55 (таким образом, являющейся довольно небольшой), во время транспортировки его ширина не будет превышать 2,55, что означает соответствие правилу Евросоюза во время транспортировки по дороге. Опять же, третье одобрение, которого необходимо было достичь с трактором изобретения: автономное движение по дорогам общественного пользования требует нового законодательства и далеко от реальности. Однако, оборудование трактора кабиной для водителя, чтобы иметь возможность управлять трактором, увеличит стоимость очень сильно и может даже полностью противоречить экономическому преимуществу автономности. Для того, чтобы решить это, изобретатели признали, что механически простое соединительное устройство (буксирная сцепка, седально-сцепное соединительное устройство, лебедка и т.д.) для присоединения трактора к грузовому автомобилю для перевозки для транспортировки трактора по дороге достигнет цели: для транспортировки по дороге общего пользования трактор выглядит как прицеп или перевозимый груз, а не как моторизованное транспортное средство. Это в сочетании с небольшой шириной, вследствие перпендикулярного направления транспортировки, гарантирует, что трактор согласно изобретению удовлетворяет большинству важных законов и правил, которые в настоящее время применяются в Европе и Северной Америке.In doing so, the inventors went against a long trend of machines becoming larger and more specialized. This is based on the recognition that it may be sufficient for an autonomous tractor to be economically attractive, small and multifunctional: small in the sense that the tractor, in principle, should not be larger in comparison with the energy conversion device typically used in motion (“motor on wheels”). There is no need to have an integrated tillage implement (such as large combines and other harvesting machines) as long as the tractor is adapted to be coupled to all sorts of different farm machines to work the farmland. This means that the present invention allows the tractor to be kept relatively small. Again, due to the fact that the tractor, and therefore the agricultural machine, operates autonomously, a good return on investment can be obtained (despite its small size) as it can operate up to 24 hours a day, 7 days a week. For a small car, in turn, current legislation provides for much fewer restrictions. However, to be economically competitive, many machines simply need a working width of at least 3 meters. Even more strictly, many modern machines have working widths exceeding 5-6 meters, even up to 20 meters or more. This in itself makes such vehicles unsuitable for road transport and there is no legal solution. This problem also applies to an autonomous tractor: many machines simply need to have a working width of at least 3 meters. However, the applicant has recognized that this problem can also be overcome by inventing a tractor which is configured such that the direction of travel of the tractor when crossing a piece of land is perpendicular to the direction of travel during road transport. This means that when driving on the road, the agricultural machine is pulled in the direction of transport, and thus in the longitudinal direction of the road, which means that there are far fewer legal restrictions. According to EU regulation, for example, a truck and trailer combination can be up to 18.75 meters long. At the same time, while keeping the length of a stand-alone tractor, for example, below 2.55 (thus being quite small), during transport its width will not exceed 2.55, which means compliance with the EU regulation during road transport. Again, the third approval that needed to be achieved with the tractor of the invention: autonomous driving on public roads requires new legislation and is far from reality. However, equipping the tractor with a cab for the driver to be able to drive the tractor will increase the cost very much and may even completely contradict the economic advantage of autonomy. In order to solve this, the inventors recognized that a mechanically simple coupling device (tow hitch, fifth wheel coupling device, winch, etc.) to connect a tractor to a truck for transport to transport the tractor on the road would achieve the goal: for transport On a public road, the tractor appears like a trailer or load being transported rather than a motorized vehicle. This, combined with the small width due to the perpendicular transport direction, ensures that the tractor according to the invention satisfies most of the important laws and regulations that currently apply in Europe and North America.
Таким образом, на основе нескольких пониманий и признаний, изобретатели смогли изобрести автономный трактор, который преодолевает большинство проблем, которые фактически препятствуют использованию такого трактора на практике, в частности, в населенных районах. Новое устройство идет против длительных трендов, начавшихся в 1930-е, все более крупных размеров и большей специализации для любой сельскохозяйственной машины. Наряду с этим, как очень важное преимущество выглядит то, что текущее изобретение предоставляет возможность культивации земельного участка с более низким или даже отсутствием риска укатывания почвы. Движение колес без сомнения является главной причиной укатывания почвы. Веса тракторов увеличивались менее чем от 3 тонн в 1940-е приблизительно до 20 тонн в наши дни для больших модулей с приводом на четыре колеса. Это является особой задачей, поскольку весенний посев часто выполняется, прежде чем почва достаточно просохнет, чтобы поддерживать тяжелое посевное оборудование. Текущее изобретение предоставляет возможность вернуться к тракторам ниже 10 тонн, или даже ниже 5 тонн, в зависимости от типа сельскохозяйственных машин, которые должны быть присоединены.Thus, based on several understandings and recognitions, the inventors were able to invent an autonomous tractor that overcomes most of the problems that actually prevent such a tractor from being used in practice, particularly in populated areas. The new device goes against a long trend that began in the 1930s of ever larger sizes and greater specialization for any agricultural machine. Along with this, it appears as a very important advantage that the current invention provides the possibility of cultivating a plot of land with a lower or even no risk of soil rolling. Wheel movement is without a doubt the main cause of soil rolling. Tractor weights have increased from less than 3 tons in the 1940s to approximately 20 tons today for large four-wheel drive units. This is a particular challenge because spring planting is often done before the soil is dry enough to support heavy planting equipment. The current invention provides the opportunity to return to tractors below 10 tons, or even below 5 tons, depending on the type of agricultural machinery that needs to be attached.
Изобретение также осуществляется в способе культивации сельскохозяйственных угодий, содержащем присоединение сельскохозяйственной машины к автономному трактору изобретения, присоединение трактора с присоединенной к нему сельскохозяйственной машиной к грузовому автомобилю для грузовой автоперевозки для транспортировки трактора по дороге к участку сельхозугодий, разгрузку трактора с грузового автомобиля для грузовой автоперевозки и предоставление возможности трактору автономно перемещаться по сельскохозяйственным угодьям, в то время как сельскохозяйственная машина обрабатывает землю.The invention is also implemented in a method for cultivating agricultural land, comprising connecting an agricultural machine to an autonomous tractor of the invention, connecting a tractor with an attached agricultural machine to a truck for road freight transportation for transporting the tractor along the road to a plot of farmland, unloading the tractor from a truck for road freight transportation, and allowing the tractor to move autonomously across agricultural land while the agricultural machine cultivates the land.
ОПРЕДЕЛЕНИЯDEFINITIONS
Трактор - это сельскохозяйственное транспортное средство, которое используется, чтобы тянуть сельскохозяйственное машинное оборудование и предоставлять энергию, необходимую для того, чтобы сельскохозяйственное оборудование обрабатывало землю (включая в себя любое действие по сбору урожая). Обычно, но не обязательно, это мощное транспортное средство с бензиновым или дизельным двигателем и большими задними колесами или бесконечными ленточными гусеницами (так называемыми гусеничными лентами). A tractor is an agricultural vehicle that is used to pull farm machinery and provide the power needed to allow the farm equipment to work the land (including any harvesting activity). Typically, but not necessarily, it is a powerful vehicle with a petrol or diesel engine and large rear wheels or endless belt tracks (called crawlers).
Автономный трактор - это трактор, который может воспринимать свое окружение, принимать решения на основе того, что он воспринимает и распознает, и затем приходить в движение или выполнять манипуляцию в этом окружении. Эти действия на основе решений включают в себя, но не только, начало движения, остановку и маневрирование вокруг препятствий, которые находятся на его пути. Такой трактор может перемещаться по сельскохозяйственным угодьям без необходимости постоянного контроля оператора-человека, и когда сельскохозяйственная машина функционально присоединяется к трактору, она может автономно обрабатывать землю. An autonomous tractor is a tractor that can perceive its environment, make decisions based on what it perceives and recognizes, and then move or perform manipulation in that environment. These decision-based actions include, but are not limited to, starting, stopping, and maneuvering around obstacles that are in its path. Such a tractor can move across agricultural land without the need for constant supervision by a human operator, and when the agricultural machine is functionally attached to the tractor, it can independently cultivate the land.
Грузовой автомобиль для грузовой автоперевозки - это моторное транспортное средство, предназначенное, чтобы иметь возможность и транспортировать объекты по дороге общего пользования, либо посредством буксировки объекта (если он имеет колеса для транспортировки по дороге), либо посредством перевозки объекта в (полу-)прицепе. Грузовой автомобиль для грузовой автоперевозки может, например, быть обычным управляемым человеком трактором или комбинацией грузовика и прицепа (прицеп, например, является грузовой платформой). A road freight truck is a motor vehicle designed to be able to transport objects on a public road, either by towing the object (if it has wheels for road transport) or by transporting the object in a (semi-)trailer. A truck for road freight transport may, for example, be a conventional human-driven tractor or a combination of a truck and a trailer (the trailer, for example, is a loading platform).
Дорога - это длинный узкий участок с выровненной или мощенной поверхностью, созданный для движения посредством моторного транспортного средства, транспорта и т.д. между двумя или более точками. Дорога также называется улицей или (скоростной) магистралью. A road is a long, narrow section of leveled or paved surface designed for movement by motor vehicle, vehicle, etc. between two or more points. A road is also called a street or (highway).
Сельскохозяйственное угодье - это земля, которая используется или подходит для ведения сельского хозяйства. Agricultural land is land that is used or suitable for farming.
Датчик - это устройство, которое реагирует на физический стимул, такой как тепло, свет, звук, давление, магнетизм или отдельное движение и передает результирующий импульс, например, для измерения или управления работой. A sensor is a device that responds to a physical stimulus such as heat, light, sound, pressure, magnetism or discrete movement and transmits a resulting impulse, for example to measure or control an operation.
Препятствие - это любой предмет, который препятствует или мешает свободному перемещению объекта в окружении. Препятствие может быть неподвижным физическим объектом, таким как большой камень или река, подвижным объектом, таким как животное или люди, но может также быть воображаемым объектом, таким как граница или участок земли. An obstacle is any object that obstructs or interferes with the free movement of an object in the environment. An obstacle can be a stationary physical object such as a large rock or river, a moving object such as an animal or people, but can also be an imaginary object such as a boundary or piece of land.
Над означает в или на место, которое находится выше кого-то или чего-то. Above means in or to a place that is above someone or something.
Занимаемая площадь объекта является пространством, которое объект занимает, когда рассматривается сверху. The occupied area of an object is the space that the object occupies when viewed from above.
Колесо транспортного средства - это объект, выполненный с возможностью вращаться на оси, такой как обычное снабженное спицами колесо автомобиля или гусеничная лента, который используется для преобразования вращения (оси) в поступательное движение транспортного средства.A vehicle wheel is an object configured to rotate on an axle, such as a conventional spoked automobile wheel or track, which is used to convert rotation (of the axle) into translational motion of the vehicle.
Спецификация датчика обозначает параметр, который является уместным для функциональных способностей датчика, чтобы захватывать сигналы и предоставлять соответствующий выходной сигнал. Типичными спецификациями являются "диапазон", "точность", "разрешение", "повторяемость", "дрейф", "гистерезис", "стабильность", "время реакции", "время стабилизации", "требуемое напряжение", "потребляемый ток", "выход" и "оценка шума датчика".A sensor specification denotes a parameter that is relevant to the functionality of the sensor to capture signals and provide a corresponding output signal. Typical specifications are "range", "accuracy", "resolution", "repeatability", "drift", "hysteresis", "stability", "response time", "settle time", "voltage requirement", "current consumption" , "output" and "sensor noise estimate".
Автоматически означает без необходимости вмешательства оператора (человека). Автоматически не исключает того, что иногда оператор инициирует или прекращает действие, пока процесс может выполняться без необходимости вмешательства оператора. Automatically means without the need for operator (human) intervention. Does not automatically exclude the operator from occasionally initiating or aborting an action, as long as the process can be performed without the need for operator intervention.
Центральный процессор или CPU - это электронная схема в компьютерной системе, которая выполняет инструкции компьютерной программы посредством выполнения основных арифметических, логических, управляющих операций и операций ввода/вывода (I/O), указанных инструкциями. Термин "CPU" может ссылаться на материальный (единственный) процессор, более конкретно на его блок обработки и блок управления (CU), но может также ссылаться на множество процессоров распределенных по (беспроводной) сетевой системе, работающих как часть одного единственного процессора (например, частично присутствует на тракторе, машине и удаленном сервере через облачную систему). A central processing unit or CPU is an electronic circuit in a computer system that executes the instructions of a computer program by performing basic arithmetic, logical, control, and input/output (I/O) operations specified by the instructions. The term "CPU" may refer to a physical (single) processor, more specifically its processing unit and control unit (CU), but may also refer to multiple processors distributed over a (wireless) network system operating as part of one single processor (e.g. partially present on the tractor, machine and remote server via the cloud system).
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the Invention
В варианте осуществления автономного трактора согласно изобретению сцепка выполнена с возможностью перемещения прицепленной сельскохозяйственной машины между двумя позициями, первая из которых является позицией, сбоку по отношению к трактору для культивации земли, и вторая из которых является позицией над трактором. В этом варианте осуществления сельскохозяйственная машина может быть поднята к и от обрабатываемой земли между позицией для обработки земли и позицией над трактором, далеко от земли. Предпочтительно, вторая позиция, т.е., позиция над трактором, совпадает с занимаемой площадью трактора. В этом предпочтительном варианте осуществления машина может быть поднята фактически прямо над трактором. Это является очень полезным во время транспортировки трактора с прицепленной машиной по дороге, поскольку это означает, что ширина в направлении транспортировки не больше ширины трактора, а также, поскольку сохранение большого веса, такого как вес сельскохозяйственной машины прямо над объектом, ставит облегченные условия по механике по сравнению с ситуацией сохранения большого веса под углом (т.е., менее 90°, например, 45°) над этим объектом.In an embodiment of the autonomous tractor according to the invention, the hitch is configured to move the coupled agricultural machine between two positions, the first of which is a position lateral to the tillage tractor, and the second of which is a position above the tractor. In this embodiment, the agricultural machine can be raised to and from the cultivated land between the cultivation position and the position above the tractor, away from the ground. Preferably, the second position, i.e., the position above the tractor, coincides with the occupied area of the tractor. In this preferred embodiment, the machine can be lifted virtually directly above the tractor. This is very useful when transporting a tractor with an attached machine on the road, since it means that the width in the transport direction is no greater than the width of the tractor, and also since keeping a large weight, such as the weight of an agricultural machine directly over the object, makes it easier on the mechanics compared to the situation of maintaining a large weight at an angle (i.e. less than 90°, e.g. 45°) above that object.
В другом варианте осуществления трактор имеет первый комплект колес, соответствующих перемещению при пересечении сельскохозяйственных угодий, и второй комплект колес, соответствующих транспортировке трактора по дороге. Хотя один комплект колес может быть использован в тракторе изобретения, например, когда скомпонован так, что они могут вращаться таким образом, что их ось испытывает поворот на 90°, чтобы удовлетворять перпендикулярным направлениям движения, было найдено полезным использовать два комплекта колес, каждый комплект соответствует либо направлению движения при пересечении сельскохозяйственных угодий, либо направлению транспортировки по дороге. В дополнительном варианте осуществления второй комплект колес выполняется с возможностью быть подвижным на расстояние от обрабатываемой земли, чтобы предотвращать соприкосновение с ней, когда трактор пересекает сельскохозяйственные угодья.In another embodiment, the tractor has a first set of wheels suitable for traveling across agricultural land and a second set of wheels suitable for transporting the tractor along a road. Although one set of wheels can be used in a tractor of the invention, for example, when arranged so that they can rotate such that their axle experiences a 90° rotation to suit perpendicular directions of travel, it has been found useful to use two sets of wheels, each set corresponding either the direction of movement when crossing agricultural land, or the direction of transportation along the road. In a further embodiment, the second set of wheels is configured to be movable at a distance from the cultivated land to prevent contact with it when the tractor crosses agricultural land.
В еще одном варианте осуществления, в котором соединительное устройство содержит буксирную сцепку, так что трактор может быть втащен на прицеп или присоединен для буксировки в качестве прицепа, буксирная сцепка выполняется с возможностью помещения в вертикальную позицию, когда трактор пересекает сельскохозяйственные угодья.In yet another embodiment, in which the coupling device includes a tow hitch so that the tractor can be pulled onto a trailer or connected for towing as a trailer, the tow hitch is configured to be placed in a vertical position when the tractor is crossing agricultural land.
В еще одном варианте осуществления сельскохозяйственная машина имеет фиксированную длину, по меньшей мере, 3 метра. Этот вариант осуществления имеет преимущество наличия умеренно большой рабочей ширины, в то же время все еще являясь приспособленным для транспортировки по дороге без необходимости складывания. Хотя складывающаяся большая сельскохозяйственная машина является обычной технологией, она ведет к сложной и дорогостоящей машине, подверженной потере надежности вследствие увеличения в числе деталей.In yet another embodiment, the agricultural machine has a fixed length of at least 3 meters. This embodiment has the advantage of having a moderately large working width while still being suitable for road transport without the need for folding. Although folding large agricultural machinery is a common technology, it results in a complex and expensive machine, subject to loss of reliability due to the increase in the number of parts.
В еще одном варианте осуществления, при этом трактор содержит центральный процессор (CPU) для приема входных сигналов от одного или более датчиков и для управления движением трактора на основе входных сигналов для того, чтобы избегать препятствия, и при этом каждая из сельскохозяйственных машин из группы содержит один или более дополнительных датчиков для обнаружения препятствий, присоединение сельскохозяйственной машины содержит функциональное присоединение одного или более дополнительных датчиков к CPU и автоматическое предоставление данных в CPU, касающихся местоположения каждого из одного или более дополнительных датчиков на сельскохозяйственной машине и одной или более спецификаций каждого из этих одного или более дополнительных датчиков. Заявитель признал, что значительное улучшение может быть получено в области обнаружения препятствия. Хотя известно на уровне техники использование датчиков на автономном транспортном средстве для обнаружения препятствия, а также использование датчиков на части трактора, которая удерживает фактическую почвообрабатывающую машину (являющуюся частью специализированного трактора), внимание не было уделено небольшим универсальным тракторам, которые изобретены для соединения с всевозможными различными сельскохозяйственными машинами. Заявитель осознал, что является полезным в такой ситуации то, что присоединение сельскохозяйственной машины содержит функциональное соединение датчиков присоединенной сельскохозяйственной машины с CPU трактора и автоматическое предоставление данных в CPU этого трактора, касающихся местоположения каждого из одного или более дополнительных датчиков на сельскохозяйственной машине и одной или более спецификаций каждого из этих одного или более дополнительных датчиков. Это означает, что датчики сельскохозяйственной машины объединяются в систему таким образом, что система в целом может работать автономно лучшим возможным образом.In yet another embodiment, the tractor includes a central processing unit (CPU) for receiving input signals from one or more sensors and for controlling the movement of the tractor based on the input signals to avoid an obstacle, and wherein each of the agricultural machines of the group contains one or more additional sensors for detecting obstacles, connecting the agricultural machine comprises operatively connecting one or more additional sensors to the CPU and automatically providing data to the CPU regarding the location of each of the one or more additional sensors on the agricultural machine and one or more specifications of each of these one or more additional sensors. The applicant recognized that significant improvement could be achieved in the area of obstacle detection. Although it is known in the art to use sensors on an autonomous vehicle to detect obstacles, as well as to use sensors on the part of the tractor that holds the actual tillage machine (which is part of a specialized tractor), no attention has been paid to small utility tractors that are invented to connect to all sorts of different agricultural machines. Applicant has realized that it is useful in such a situation that the attachment of an agricultural machine comprises operatively connecting the sensors of the attached agricultural machine to the CPU of the tractor and automatically providing data to the CPU of that tractor regarding the location of each of one or more additional sensors on the agricultural machine and one or more specifications for each of these one or more additional sensors. This means that the sensors of the agricultural machine are combined into a system in such a way that the entire system can operate autonomously in the best possible way.
В дополнительном варианте осуществления выходной сигнал датчика находится под управлением CPU.In a further embodiment, the sensor output is controlled by the CPU.
В другом дополнительном варианте осуществления это управление перемещением трактора, вычисляемое посредством CPU, дополнительно основывается на одном или более окружающих обстоятельствах для трактора. Предпочтительно окружающие обстоятельства выбираются из группы, содержащей 1) присутствие сельскохозяйственной машины рядом с датчиком, 2) тип присутствующей сельскохозяйственной машины, 3) рабочие условия сельскохозяйственной машины, 4) присутствие второго автономного трактора, 5) физические свойства обрабатываемой земли, 6) погодные условия, 7) присутствие человека поблизости от трактора, 8) тип упомянутого человека.In another further embodiment, this tractor movement control calculated by the CPU is further based on one or more environmental circumstances for the tractor. Preferably, the environmental circumstances are selected from the group consisting of 1) the presence of an agricultural machine near the sensor, 2) the type of agricultural machine present, 3) the operating conditions of the agricultural machine, 4) the presence of a second autonomous tractor, 5) the physical properties of the cultivated land, 6) weather conditions, 7) the presence of a person in the vicinity of the tractor, 8) the type of person mentioned.
Способ согласно изобретению может быть применен с помощью любого из вышеописанных вариантов осуществления трактора. В частности, в предпочтительном варианте осуществления сельскохозяйственная машина во время транспортировки по дороге находится в позиции над трактором, и в позиции, поперечной трактору при культивации земли.The method according to the invention can be applied using any of the tractor embodiments described above. In particular, in a preferred embodiment, the agricultural machine is in a position above the tractor during road transport, and in a position transverse to the tractor when cultivating the land.
Изобретение теперь будет дополнительно объяснено с помощью следующих чертежей.The invention will now be further explained with the help of the following drawings.
ПримерыExamples
Фиг. 1 представляет собой схематичный вид сверху для автономного трактора.Fig. 1 is a schematic top view of an autonomous tractor.
Фиг. 2 представляет собой схематичный вид сверху для автономного трактора на фиг. 1 с сельскохозяйственной машиной в поднятой позиции.Fig. 2 is a schematic top view of the autonomous tractor of FIG. 1 with agricultural machine in raised position.
Фиг. 3 представляет собой схематичный вид сбоку трактора, соответствующего фиг. 1.Fig. 3 is a schematic side view of the tractor corresponding to FIG. 1.
Фиг. 4 представляет собой схематичный вид сбоку трактора, соответствующего фиг. 2.Fig. 4 is a schematic side view of the tractor corresponding to FIG. 2.
Фиг. 5 представляет собой схематичный вид альтернативного автономного трактора.Fig. 5 is a schematic view of an alternative autonomous tractor.
Фиг. 6 представляет собой схематичный вид двух автономных тракторов, буксируемых посредством управляемого человеком трактора, служащего в качестве грузового автомобиля для перевозки по дороге для транспортировки по дороге.Fig. 6 is a schematic view of two autonomous tractors towed by a human-operated tractor serving as a road transport truck for road transport.
Фиг. 7 представляет собой схематичный вид альтернативной компоновки комбинации, которая показана на фиг. 6.Fig. 7 is a schematic view of an alternative combination arrangement as shown in FIG. 6.
Фиг. 8 представляет собой схематичный вид дополнительной альтернативной компоновки комбинации, которая показана на фиг. 6 и 7.Fig. 8 is a schematic view of a further alternative combination arrangement as shown in FIG. 6 and 7.
Фиг. 9 представляет собой пример автономного трактора, подходящего для автономной транспортировки по дороге.Fig. 9 is an example of an autonomous tractor suitable for autonomous road transport.
Фиг. 10 схематично показывает внедрение различных датчиков в соответствии с изобретением.Fig. 10 schematically shows the implementation of various sensors in accordance with the invention.
Фиг. 11 схематично показывает компоновку датчиков и CPU.Fig. 11 schematically shows the layout of the sensors and the CPU.
Фиг. 1Fig. 1
Фиг. 1 является схематичным видом сверху для автономного трактора 1 для автономного пересечения сельскохозяйственных угодий. Трактор пересекает сельскохозяйственные угодья в направлении, указанном как X. На его заднем конце к трактору прицеплена через обычную треугольную сцепку 3 активная борона 2. Треугольник имеет стандартные габариты и приводную ось, так что различные широко распространенные сельскохозяйственные машины могут быть прицеплены к трактору. Во время автономного пересечения сельскохозяйственных угодий в направлении X активная борона опирается о землю для ее культивации. Трактор имеет внутренний двигатель (не изображен), который приводит в движение колеса 6 и активную борону. Чтобы быть уверенным, что трактору в принципе не будут мешать какие-либо препятствия, передняя сторона снабжается несколькими датчиками (не изображены) для обнаружения таких препятствий при пересечении сельскохозяйственных угодий. Сбоку трактор снабжается буксирной сцепкой 4 и напротив ее вторым комплектом колес 5. Буксирная сцепка и второй комплект колес не используются, когда трактор пересекает сельскохозяйственные угодья. Они служат для помощи в транспортировки трактора по дороге. Чтобы предоставлять возможность этого, буксирная сцепка может быть использована для присоединения трактора к грузовому автомобилю для дорожной перевозки для транспортировки трактора по дороге, тогда как комплект колес 5 действует для обеспечения поддержки качения. Согласно изобретению, направление движения трактора для пересечения сельскохозяйственных угодий (X) является перпендикулярным направлению движения, когда трактор транспортируется по дороге. Последнее направление указано на фиг. 2.Fig. 1 is a schematic top view of an autonomous tractor 1 for autonomously crossing agricultural land. The tractor crosses the agricultural land in the direction indicated by X. At its rear end, an active harrow 2 is attached to the tractor through a conventional triangular hitch 3. The triangle has standard dimensions and a drive axle, so that various widely used agricultural machines can be coupled to the tractor. When autonomously crossing agricultural land in the X direction, the power harrow rests on the ground to cultivate it. The tractor has an internal engine (not shown), which drives the wheels 6 and the active harrow. To ensure that the tractor will not be hindered by any obstacles in principle, the front side is equipped with several sensors (not shown) to detect such obstacles when crossing agricultural land. On the side, the tractor is equipped with a towing hitch 4 and opposite it with a second set of wheels 5. The towing hitch and the second set of wheels are not used when the tractor crosses agricultural land. They serve to help transport the tractor along the road. To enable this, a towing hitch may be used to couple the tractor to a road transport truck for transporting the tractor on the road, while the wheel set 5 acts to provide rolling support. According to the invention, the driving direction of the tractor for crossing agricultural land (X) is perpendicular to the driving direction when the tractor is transported on the road. The latter direction is indicated in Fig. 2.
Фиг. 2Fig. 2
Фиг. 2 представляет собой схематичный вид сверху для автономного трактора на фиг. 1 с сельскохозяйственной машиной 2 в поднятой позиции. Сцепка 3 функционирует, чтобы перемещать прицепленную борону между двумя позициями (не исключающими то, что борона может быть помещена в любую промежуточную позицию), первая из которых является позицией, поперечной трактору для культивации земли (как изображено на фиг. 1 и 3), и вторая из которых является позицией над трактором. Эта позиция изображена на фиг. 2. Соответствующий боковой вид показан на фиг. 4. В результате принятия второй позиции над трактором вторая позиция совпадает с занимаемой площадью трактора, т.е., занимаемая площадь бороны перекрывается полностью (по ширине трактора) с занимаемой площадью трактора. Результатом является то, что комбинация в направлении транспортировки, указанном как Y, является не более широкой по сравнению с шириной самого трактора.Fig. 2 is a schematic top view of the autonomous tractor of FIG. 1 with agricultural machine 2 in raised position. The hitch 3 functions to move the coupled harrow between two positions (without excluding the fact that the harrow can be placed in any intermediate position), the first of which is a position transverse to the tillage tractor (as depicted in Figs. 1 and 3), and the second of which is a position above the tractor. This position is shown in Fig. 2. A corresponding side view is shown in FIG. 4. As a result of taking the second position above the tractor, the second position coincides with the occupied area of the tractor, i.e., the occupied area of the harrow overlaps completely (across the width of the tractor) with the occupied area of the tractor. The result is that the combination in the transport direction indicated as Y is no wider than the width of the tractor itself.
Фиг. 3Fig. 3
Фиг. 3 представляет собой схематичный вид сбоку трактора, соответствующего фиг. 1. В этом виде сбоку комплект колес 5 и буксирная сцепка 4 размещаются в поднятой позиции с тем, чтобы не мешать автономной работе трактора.Fig. 3 is a schematic side view of the tractor corresponding to FIG. 1. In this side view, the set of wheels 5 and the towing hitch 4 are placed in a raised position so as not to interfere with the autonomous operation of the tractor.
Фиг. 4Fig. 4
Фиг. 4 представляет собой схематичный вид сбоку трактора, соответствующего фиг. 2. В этом виде сбоку комплект колес 5 и буксирная сцепка 4 размещаются в опущенной позиции с тем, чтобы иметь возможность и поддерживать грузовую автоперевозку трактора. Буксирная сцепка используется для присоединения к управляемому человеком грузовому автомобилю. Колеса 5 служат для обеспечения опоры качения трактора во время грузовой автоперевозки (см. фиг. 6, 7 и 8 для сочетания автономных тракторов с управляемым человеком грузовым автомобилем для автоперевозки).Fig. 4 is a schematic side view of the tractor corresponding to FIG. 2. In this side view, the set of wheels 5 and the towing hitch 4 are placed in a lowered position in order to enable and support the tractor's truck transport. A tow hitch is used to attach to a human driven truck. The wheels 5 serve to provide rolling support to the tractor during road haulage (see FIGS. 6, 7 and 8 for the combination of autonomous tractors with a human driven truck for road haulage).
Фиг. 5Fig. 5
Фиг. 5, состоящая из фиг. 5A и 5B, предоставляет схематичный вид альтернативного автономного трактора 1. На фиг. 5A трактор показан в режиме "культивации" с прицепленными к переднему концу и заднему концу сельскохозяйственными машинами 2 и 2'. Буксирная сцепка 4 и колеса 5 находятся в поднятой позиции с тем, чтобы не мешать культивации сельскохозяйственных угодий. Фиг. 5B показывает тот же трактор с машинами 2 и 2' в поднятой позиции, и буксирной сцепкой 4 и колесами 5 в опущенной позиции, предоставляющими возможность перевозки по дороге. Как может быть видно, преимуществом отсутствия кабины для оператора-человека является то, что машины могут быть подняты полностью в вертикальную позицию, приводя к наименьшей возможной ширине во время грузовой перевозки по дороге, а также приводя к менее строгим механическим требованиям для сцепок: усилия, оказываемые на эти сцепки во время транспортировки, гораздо меньше по сравнению с тем, когда машины находятся прямо над сцепками, в сравнении с ситуаций, в которой машины прицепляются под углом, например, 45°.Fig. 5, consisting of FIG. 5A and 5B provide a schematic view of an alternative autonomous tractor 1. FIG. 5A the tractor is shown in a "cultivation" mode with agricultural implements 2 and 2' attached to the front end and rear end. The towing coupling 4 and wheels 5 are in a raised position so as not to interfere with the cultivation of agricultural land. Fig. 5B shows the same tractor with machines 2 and 2' in a raised position, and towing hitch 4 and wheels 5 in a lowered position, allowing for road transport. As can be seen, the advantage of not having a cab for a human operator is that the machines can be raised to a fully vertical position, resulting in the smallest possible width during road haulage, and also resulting in less stringent mechanical requirements for the couplings: forces, the stress on these couplings during transport is much less when the machines are directly above the couplings, compared to situations in which the machines are hitched at an angle of, for example, 45°.
Фиг. 6Fig. 6
Фиг. 6 представляет собой схематичный вид двух автономных тракторов 1, который изображен на фиг. 5, буксируемых посредством управляемого человеком трактора 10, служащего в качестве грузовика для грузовой автоперевозки для транспортировки по дороге. Оба трактора 1 имеют сельскохозяйственные машины, поднятые в вертикальную позицию, чтобы обеспечивать наименьшую возможную ширину.Fig. 6 is a schematic view of two autonomous tractors 1, which is shown in FIG. 5, towed by a human-operated tractor 10 serving as a truck for road transport. Both tractors 1 have agricultural machines raised in a vertical position to provide the smallest possible width.
Фиг. 7Fig. 7
Фиг. 7 представляет собой схематичный вид альтернативной компоновки комбинации, которая показана на фиг. 6. В этом варианте осуществления трактор 10 буксирует два автономных трактора 1 и 1', к которым прицеплены различные сельскохозяйственные машины.Fig. 7 is a schematic view of an alternative combination arrangement as shown in FIG. 6. In this embodiment, the tractor 10 is towed by two autonomous tractors 1 and 1', to which various agricultural machines are coupled.
Фиг. 8Fig. 8
Фиг. 8 представляет собой схематичный вид дополнительной альтернативной компоновки комбинации, которая показана на фиг. 6 и 7. В этом сочетании буксирные сцепки 4 и комплект 5 колес размещаются на противоположных сторонах каждого трактора (по сравнению друг с другом), предоставляя преимущество в том, что сельскохозяйственные машины во время транспортировки по дороге присутствуют на противоположных сторонах каждого трактора. Это уменьшает риск того, что машины механически препятствуют транспортировке по дороге.Fig. 8 is a schematic view of a further alternative combination arrangement as shown in FIG. 6 and 7. In this combination, the towing couplings 4 and the wheel set 5 are placed on opposite sides of each tractor (compared to each other), providing the advantage that agricultural machines are present on opposite sides of each tractor during road transport. This reduces the risk of machines mechanically obstructing road transport.
Фиг. 9Fig. 9
Фиг. 9 схематично изображает пример автономного трактора, подходящего для автономной транспортировки по дороге. В этом варианте осуществления, по меньшей мере, одна из осей колес 5 приводится в действие посредством мотора трактора, и эта ось, и/или другая ось, может быть размещена в качестве рулевой оси, которая может быть использована для навигации по дороге. Технология для автономной транспортировки/движения этого трактора по дороге может быть такой же, что и технология наших дней, используемая для автономных автомобилей.Fig. 9 schematically depicts an example of an autonomous tractor suitable for autonomous road transport. In this embodiment, at least one of the axles of the wheels 5 is driven by the tractor motor, and this axle, and/or the other axle, can be arranged as a steering axle that can be used for road navigation. The technology for autonomously transporting/driving this tractor on the road may be the same as the technology used for autonomous cars today.
Фиг. 10Fig. 10
Фиг. 10, содержащая вспомогательные чертежи 10A, 10B и 10C, схематично показывает внедрение различных датчиков в соответствии с изобретением. На фиг. 10A изображен автономный трактор без сельскохозяйственной машины, прицепленной к нему. Датчики (не показаны) создают виртуальное ограждение 30 в области 20. Если препятствие, например, человек, обнаруживается в виртуальном ограждении 30, CPU будет реагировать, чтобы управлять движением трактора для избегания наезда на человека, например, останавливая машину, или (предполагая) замедление и в то же время предоставляя световой и звуковой сигнал, чтобы предупреждать человека поблизости от трактора.Fig. 10, containing supporting drawings 10A, 10B and 10C, schematically shows the implementation of various sensors in accordance with the invention. In fig. 10A shows a stand-alone tractor without a farm machine attached to it. Sensors (not shown) create a virtual guardrail 30 in an area 20. If an obstacle, such as a person, is detected in the virtual guardrail 30, the CPU will respond to control the movement of the tractor to avoid hitting the person, such as stopping the machine, or (assuming) slowing down and at the same time providing a light and sound signal to warn a person in the vicinity of the tractor.
Фиг. 10B показывает ситуацию, в которой сельскохозяйственная машина 2 присоединена к трактору (сама машина 2 не изображена на фиг. 10B по причинам прозрачности; см. фиг. 10C для присутствующей фактической машины 2). В соответствии с изобретением, как только машина (электронно) присоединяется к CPU трактора (что может быть посредством аппаратного соединения с помощью разъема/ISOBUS и т.д. или посредством беспроводного соединения), CPU автоматически снабжается данными, касающимися местоположения каждого из одного или более дополнительных датчиков на сельскохозяйственной машине и одной или более спецификаций каждого из этих одного или более дополнительных датчиков. В этом варианте осуществления CPU автоматически выключает датчики трактора, которые обнаруживают сельскохозяйственную машину, приводя к скорректированному виртуальному ограждению 30' (как изображено на фиг. 10B). Это виртуальное ограждение 30' фактически является тем же ограждением, что и 30, минус часть, обращенная к сельскохозяйственной машине. После присоединения CPU также автоматически включает датчики сельскохозяйственной машины. Это приводит к виртуальному ограждению 30'', как изображено на фиг. 10C. Как следствие, сочетание трактора и машины может работать с объединенными датчиками на тракторе и машине, по сути, комбинация трактора и сельскохозяйственной машины "выглядит" как единый модуль для пересечения сельскохозяйственных угодий. Fig. 10B shows a situation in which the agricultural machine 2 is attached to a tractor (the machine 2 itself is not shown in FIG. 10B for reasons of transparency; see FIG. 10C for the actual machine 2 present). According to the invention, as soon as the machine is (electronically) coupled to the tractor CPU (which may be via a hardware connection via connector/ISOBUS etc. or via a wireless connection), the CPU is automatically provided with data regarding the location of each of the one or more additional sensors on the agricultural machine and one or more specifications for each of these one or more additional sensors. In this embodiment, the CPU automatically turns off the tractor sensors that detect the agricultural machine, resulting in an adjusted virtual fence 30' (as depicted in FIG. 10B). This virtual 30' guard is actually the same guard as the 30, minus the part facing the farm machine. Once connected, the CPU also automatically switches on the agricultural machine's sensors. This results in a virtual fence 30'' as shown in FIG. 10C. As a consequence, the tractor and machine combination can operate with integrated sensors on the tractor and machine, in essence, the tractor and farm machine combination "looks" like a single module for crossing farmland.
На практике может быть так, что несколько независимых тракторов будут пересекать один и тот же участок сельскохозяйственных угодий одновременно для совместной культивации земли. Если так, является важным, чтобы различные тракторы (плюс машины) не видели друг друга как постоянные препятствия, что может привести к ситуации, когда они реагируют друг на друга, останавливаются и не продолжают работать. Таким образом, как только различные автономные тракторы работают близко друг к другу, должен быть обмен данными между комбинациями о позиции, скорости и направлении движения, а также о габаритах, которые имеет оборудование. Датчики могут быть полезными в этом отношении.In practice, it may be that several independent tractors cross the same piece of farmland at the same time to cultivate the land together. If so, it is important that the various tractors (plus machines) do not see each other as constant obstacles, which can lead to a situation where they react to each other, stop and do not continue to work. Thus, as soon as different autonomous tractors operate close to each other, there must be an exchange of data between the combinations about the position, speed and direction of movement, as well as the dimensions that the equipment has. Sensors can be useful in this regard.
Другим аспектом изобретения является то, что тракторы могут быть приспособлены различать между (любопытными) наблюдателями и оператором. Тогда как машина должна быть на 100% безопасно защищенной для широкой публики, оператор иногда должен осматривать трактор и/или машину близко, чтобы в реальном времени регулировать и проверять результат работы по культивации, выполненной машиной. Это может, например, вести к системе, в которой, если обычный наблюдатель обнаруживается в пределах 10 метров от трактора с некоторой скоростью, машина начинает предоставлять световые и звуковые сигналы или даже останавливается, если наблюдатель находится в пределах 5 метров от трактора, тогда как для оператора такие действия предпринимаются только при 3 и 1 метре, соответственно, когда трактор движется с той же скоростью. Оператор может, например, быть распознан посредством беспроводной связи между CPU трактора и смартфоном, или другим карманным устройством оператора, или посредством обнаружения физического свойства оператора (такого как радужная оболочка глаза, лицо или любая другая физическая характеристика). Также, выходные сигналы одного или более датчиков, присоединенных к оператору, могут быть использованы в качестве входных данных для CPU. В варианте осуществления, как только оператор присутствует в виртуальном ограждении, он (или она) принимает сигнал об этом. Это улучшает безопасность рабочих условий.Another aspect of the invention is that tractors can be adapted to differentiate between (curious) observers and the operator. While the machine must be 100% safe for the general public to see, the operator must sometimes inspect the tractor and/or machine closely in order to make real-time adjustments and check the result of the cultivation job performed by the machine. This could, for example, lead to a system in which if a normal observer is detected within 10 meters of a tractor at some speed, the machine begins to provide light and sound signals, or even stops if the observer is within 5 meters of the tractor, whereas for operator, such actions are taken only at 3 and 1 meters, respectively, when the tractor is moving at the same speed. The operator may, for example, be recognized through wireless communication between the tractor CPU and the operator's smartphone or other handheld device, or through detection of a physical property of the operator (such as an iris, face, or any other physical characteristic). Also, the output signals of one or more sensors attached to the operator can be used as input data to the CPU. In an embodiment, once the operator is present in the virtual fence, he or she receives a signal to this effect. This improves the safety of the working environment.
Фиг. 11Fig. eleven
Фиг. 11 схематично изображает компоновку датчиков 41-45 и CPU 40 в комбинации трактора и сельскохозяйственной машины согласно изобретению. Датчики 41, 42 и 43 являются частью трактора и имеют фиксированное соединение с CPU 40. Они предоставляют выходной сигнал в CPU, который, в свою очередь, управляет и приводит в действие мотор 50 трактора ("M"), системой 51 светового и звукового предупреждения ("LS") и/или (виртуальным) рулевым колесом 52 ("W"). Датчики 44 и 45 являются частью сельскохозяйственной машины и соединяются с CPU через соединительное устройство 60.Fig. 11 schematically shows the arrangement of sensors 41-45 and CPU 40 in a tractor and agricultural machine combination according to the invention. Sensors 41, 42 and 43 are part of the tractor and have a fixed connection to the CPU 40. They provide an output signal to the CPU, which in turn controls and drives the tractor motor 50 ("M"), the light and sound warning system 51 (“LS”) and/or the (virtual) steering wheel 52 (“W”). The sensors 44 and 45 are part of the agricultural machine and are connected to the CPU through a connecting device 60.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2022047 | 2018-11-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021117863A RU2021117863A (en) | 2022-12-22 |
| RU2810221C2 true RU2810221C2 (en) | 2023-12-25 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1031477A (en) * | 1962-02-19 | 1966-06-02 | Herbert Vissers | A machine for cultivating the soil |
| SU554181A1 (en) * | 1973-12-13 | 1977-04-15 | Предприятие П/Я А-1697 | Wheel-tracked tractor |
| SU946423A1 (en) * | 1980-03-14 | 1982-07-30 | Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт | Agricultural unit |
| US4452496A (en) * | 1977-04-15 | 1984-06-05 | Lely Cornelis V D | Tracked vehicles |
| US5260875A (en) * | 1991-08-20 | 1993-11-09 | Micro-Trak System, Inc. | Networked agricultural monitoring and control system |
| EP0645075A1 (en) * | 1993-09-06 | 1995-03-29 | Horsch Maschinen GmbH | Tool bar for soil working and handling implement |
| SU1820494A1 (en) * | 1986-07-16 | 1996-12-20 | Алтайский тракторный завод им.М.И.Калинина | Agricultural outfit |
| DE19752958A1 (en) * | 1996-12-04 | 1998-06-10 | Friedrich Hans Josef | Multi-purpose vehicle for agricultural use |
| CN101058320A (en) * | 2007-05-18 | 2007-10-24 | 姚实现 | Transmission and control system for wheel-pedrail machinery and walking mechanism, wheel and pedrail walking mechanism, supporting device and engineering machinery |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1031477A (en) * | 1962-02-19 | 1966-06-02 | Herbert Vissers | A machine for cultivating the soil |
| SU554181A1 (en) * | 1973-12-13 | 1977-04-15 | Предприятие П/Я А-1697 | Wheel-tracked tractor |
| US4452496A (en) * | 1977-04-15 | 1984-06-05 | Lely Cornelis V D | Tracked vehicles |
| SU946423A1 (en) * | 1980-03-14 | 1982-07-30 | Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт | Agricultural unit |
| SU1820494A1 (en) * | 1986-07-16 | 1996-12-20 | Алтайский тракторный завод им.М.И.Калинина | Agricultural outfit |
| US5260875A (en) * | 1991-08-20 | 1993-11-09 | Micro-Trak System, Inc. | Networked agricultural monitoring and control system |
| EP0645075A1 (en) * | 1993-09-06 | 1995-03-29 | Horsch Maschinen GmbH | Tool bar for soil working and handling implement |
| DE19752958A1 (en) * | 1996-12-04 | 1998-06-10 | Friedrich Hans Josef | Multi-purpose vehicle for agricultural use |
| CN101058320A (en) * | 2007-05-18 | 2007-10-24 | 姚实现 | Transmission and control system for wheel-pedrail machinery and walking mechanism, wheel and pedrail walking mechanism, supporting device and engineering machinery |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12005930B2 (en) | Autonomous tractor and method to cultivate farmland using this tractor | |
| EP3883359B1 (en) | Autonomous tractor and method to cultivate farmland using this tractor | |
| US20220142033A1 (en) | System and method for automatically estimating and adjusting crop residue parameters as a tillage operation is being performed | |
| US20160104379A1 (en) | Anti-collision system for an agricultural vehicle with automatic detection of the dimensions of a load | |
| NL2022429B1 (en) | A method for ploughing farmland and an autonomous tractor for employing the method | |
| US11185004B2 (en) | Vehicle-trailer combinations | |
| US20180077851A1 (en) | Obstacle detection warning system | |
| RU2590777C1 (en) | Rope weight transfer unit of drive axle of wheeled tractor with trailers | |
| EP3859651A1 (en) | Systems and methods for site traversability sensing | |
| RU2810221C2 (en) | Autonomous tractor and method for cultivating agricultural lands using such tractor | |
| RU2810297C2 (en) | Autonomous tractor and method for cultivating farm lands using such tractor | |
| US10959365B2 (en) | System and method for controlling the position of an agricultural implement by applying a braking force to a wheel of the implement | |
| US11571967B2 (en) | Simplified system for disconnecting a power outlet of a cardan in a vehicle with a trailer | |
| NL2031414B1 (en) | A method to cultivate a piece of farmland with an autonomous tractor and a tractor for employing the method | |
| US20230038422A1 (en) | Detecting untraversable environment and preventing damage by a vehicle | |
| RU2021117863A (en) | AUTONOMOUS TRACTOR AND METHOD OF CULTIVATION OF AGRICULTURAL LAND USING SUCH TRACTOR | |
| US20230200279A1 (en) | System and method for adjusting swath lines for a work vehicle | |
| RU2658754C2 (en) | Automatic weight transfer unit of the power device of the tractor transport unit | |
| RU2021117864A (en) | AUTONOMOUS TRACTOR AND METHOD OF CULTIVATION OF AGRICULTURAL LAND USING SUCH TRACTOR |