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          液壓和電動,哪種方式才是農機自動駕駛最好的選擇
          發布時間:2019/7/26 來源:《時空》雜志 閱讀:1024
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          隨著農機自動駕駛的快速發展,市場上出現了兩類功能相近但工作原理不同的自動駕駛解決方案,即液壓方案和電動方向盤方案。
          偶爾在網絡查閱相關資料時發現,某些廠商對于電動方向盤極為推崇,但實施情況卻是液壓方案目前在市場中占據了較高比例,這就讓我們覺得有些不太理解。
          首先,兩者究竟有何差別?其次,兩種方案是否真的存在優劣之分?那么,本期《時空》就對話合眾思壯智能車控事業部西安研發部總監陳云來解答這些問題。

          《時空》:液壓閥和電動方向盤這兩種(農機)自動駕駛方案,哪一種更好?

          陳云:農業機械的自動駕駛目前主要應用于拖拉機、收獲機、插秧機、噴藥機等農業機械上。

          市場主推的兩類方案分別是:以電液比例閥驅動轉向輪的液壓方案,以及通過電機帶動方向盤模擬人工駕駛的電動方向盤方案。

          從技術的角度來看,不能簡單地說液壓方案優于電動方向盤,也不能絕對地說電動方向盤強于液壓方案,需要理性對比其各自優劣,且還要考慮各主流廠商銷售的解決方案細節上的差異。

          通常來說,液壓方案一般用于車廠預裝,而方向盤方案則更多是應用于后市場改造。其原因主要在于液壓方案改裝過程復雜,而電動方向盤改裝相對簡單。

          并且液壓方案有利于長期運行,維修保養簡單;而電動方案因其電機功耗大,對電瓶壽命、方向盤安裝軸有一定影響,畢竟原車方向盤安裝軸的承載設計是有載荷范圍的。

          此外,在作業精度方面,因電動方向盤與液壓轉向僅是執行機構上的區分,在車況一致、規劃算法固定的情況下,電動方向盤與液壓方案的作業精度其實是一致的。

          《時空》:兩種方式的區別和優勢分別是什么?

          陳云:不同廠商提供的解決方案在細節上差異較大,例如合眾思壯推廣的慧農及壁虎系統均采用帶有前級開關閥的液壓方案,該開關閥僅在自動駕駛時允許液壓油流經比例閥芯,人工駕駛時開關閥處于關閉狀態,能夠有效保護比例閥芯,但業界也有廠商為節省成本去掉了該開關閥。

          再如合眾思壯的EAS100電動方向盤方案是專用的大扭矩伺服電機,而部分廠商使用的是步進電機加減速齒輪實現,二者本身也是有一定差異的。

          《時空》:為什么會出現兩種解決方案?哪一種是最先出現的?經過什么樣的發展?

          陳云:市場上針對農業作業目前有兩類產品在銷售,分別是:自動駕駛與輔助導航。其自動駕駛又可統分為液壓版自動駕駛與方向盤版方案,二者分別從不同的產品應用迭代演化而來,液壓版是在拖拉機無人駕駛的研究的基礎上經市場經濟學考慮簡化而來,方向盤版自動駕駛則由輔助導航迭代升級而來

          回顧一下拖拉機自動駕駛的發展歷史,在1920年左右,人類已開始研究通過原始的機械系統自動控制拖拉機沿預定軌跡行駛,隨著三角測量的電子化發展,系統逐步完善,并將激光、機械桿臂、機器視覺等應用于壟距控制。

          衛星定位出現后,行業先驅們很快就將其應用于拖拉機導航,進行輔助駕駛。1992年美國天寶公司開發成功RTK系統并實現商業應用,為衛星定位在農業上的厘米級應用掃清障礙。兩年后,約翰迪爾公司成立了精準農業事業部,然后就馬不停蹄的與斯坦福大學共同發起了拖拉機無人駕駛的研究,即1994年正式啟動了農業機械基于GPS的自動駕駛研究。

          當時由迪爾改裝了一臺拖拉機(加裝電控液壓閥及剎車等)并提供給斯坦福,后者在拖拉機上加裝了5個GPS定位接收機、1臺工業計算機、1個用戶顯示操作終端及相關傳感器、通信裝置。經過兩年多的研究,這輛拖拉機系統于1997年在迪爾內部進行了兩次典型的無人駕駛演示,作業控制精度達到了1英寸(2.54cm),且未對預埋的噴灌系統造成損壞。據此,迪爾在1997正式啟動了該項技術的產品化開發及推廣應用,就是現在的AutoTrac產品線

          2000年前,美國天寶主要銷售一些農業配件與輔助導航產品,在2000年正式推出AgGPS AutoPilot產品線,同樣是一款液壓版的自動駕駛方案。2004年,天寶推出了EZ-Steer,這是一款革命性的產品,其將打破橫跨在輔助導航與自動駕駛間的柏林城墻。EZ-Steer由輔助導航EZ-Guide升級而來,其實現了6~12英寸(15~30cm)的自動駕駛控制,并在7年后升級至EZ-Pilot,徹底意義上與自動駕駛平起平坐,達到1英寸的控制精度。

          另一個值得說說的就是Outback產品線,于2001年面市,隸屬于半球科技:Hemisphere(2013年被合眾思壯收購)。Outback-S輔助導航產品線是2001~2004年全球后裝市場領軍產品,截至2013年其銷售超過2萬5千套。半球科技于2004年重磅推出eDrive自動駕駛產品(液壓方案),2008年開始在中國東北以壁虎品牌推廣應用。繼2013年收購完成后,合眾思壯整合資源,2014年推出以北斗高精度為基礎的壁虎產品。為更好服務中國農業的特殊需求,于2016年春季正式推廣銷售以雙天線為基礎的慧農自動駕駛解決方案。

          《時空》:目前兩種方式的占比情況如何?市場的選擇是怎樣的?

          陳云:目前,農機自動駕駛市場可以分為以農機廠商為主的前裝市場BM(Before Market)和以導航控制廠商為主的后裝市場AM(After Market)。

          從全球市場來看,大的農機廠商都有自動駕駛預裝的系列機型(GPS Ready),如約翰迪爾的8R系列的AutoTrac技術、凱斯紐荷蘭的Magnum系列的AFS AccuGuide技術,愛科的AutoGuide 3000標配丹佛斯液壓閥。

          再看國內前裝市場,洛陽一拖出廠預裝的全是液壓方案,雷沃重工、中聯重科、常州東風、山東五征等在展會宣傳的多是液壓解決方案。總體來看,車廠前裝預裝機型中主要是應用液壓方案。但也有一些另類,如插秧機、噴藥機等不帶液壓系統的,只能考慮用電動方向盤來改造升級

          后裝市場又是另一種景象,液壓自動駕駛與方向盤自動駕駛都有相當量的安裝銷售,單看國內市場,天寶銷售的二者都有但液壓偏多;拓普康主要是方向盤解決方案;合眾思壯二者都有,液壓明顯多于方向盤;上海聯適二者均有,早期主要是液壓,2019主推方向盤;雷沃二者都有,其他家也大多是二者都銷售。

          就目前了解的數據,整個中國市場從2008年至現在,已安裝的電動方向盤占比約20%,液壓約80%,單考慮2019年春播中國市場新增安裝量,電動方向盤占比約30%,液壓占比約70%。

          《時空》:未來的農機自動駕駛會是什么樣?

          陳云:講到這個問題,就讓我想起了曾經的車載導航儀市場。那時主流汽車上配備的都是收音機,中配的是單DIN的車載CD/DVD,雙DIN的車載DVD導航就是頂配。(在汽車行業中,DIN是指汽車中控臺預留給汽車電器設備的標準安裝空間,一般用于音響主機、LCD顯示屏、車載DVD的安裝。)一套車載DVD導航要一萬多人民幣,當年市場上高端的便攜導航如任我游需要六七千,普通的如新科導航儀也需要三四千,升級地圖還要錢

          再看看現在呢,國產車低配就是DVD導航,全民都在用手機免費地圖導航,能實時查看擁堵信息、提前擇路分流、還有林志玲與郭德綱在耳邊關懷,這在當年是不敢想象的。未來有多遠?未來會怎樣?技術革新太快,誰也說不清,這里只能朦朧的臆測下,隨口說說,大家聽聽就好。


          L5,其是Level 5的縮寫,這個源自凱斯紐荷蘭CNHi對農機自動駕駛的分級,其分為如下5級
          本文中所提及的“自動駕駛”一般是指L4級—有監督的自動駕駛

          2019年5G開始商用,全球衛星導航隨著北斗三代的全球組網成功、伽利略的衛星數量也飛速增長,全面融合的GNSS技術正快速奔來,真正意義上的L5級無人駕駛只剩下傳感器成本問題

          農業自動駕駛應用因環境相對封閉,因此個人相信其在部分應用場景會優先于汽車道路級自動駕駛,更早一步走向無人化,開啟智能農業的新時代。但真正意義上的無人農場,在2050年前應該不會存在,畢竟農場及設備也需要人類去管理,農場的對外溝通運作同樣離不開人類的協調。

          未來已來,農機無人駕駛將會出現各種形態的L5級專用全自動化機器人。農機巨頭也都在積極布局,總能看到一些一些端倪,2016年拖拉機巨頭凱斯紐荷蘭推出一款無駕駛室的概念拖拉機;2018年約翰迪爾花3.05億美金收購藍河技術(BRT:Blue River Technology),不久的將來迪爾可能基于BRT的 LettuceBot技術出一款專用機器人;2019年,新新公司ecoRobotix SA將正式發布其農用太陽能機器人。

          無論是從技術還是商業的角度,我相信自動駕駛已經近在眼前,而衛星導航與自動控制也必將改變世界。

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