Sự kiện Hệ thống & Linh kiện trong khuôn khổ Agritechnica (12-18/11, Hanover, Đức) là triển lãm máy móc nông nghiệp hàng đầu. Sự kiện sẽ tập trung vào xu hướng này cũng như các khái niệm linh hoạt cho toàn bộ lĩnh vực đường địa hình, từ vận hành thủ công trực quan đến các giải pháp tự động hoàn toàn.

Cả hệ thống hỗ trợ và chức năng lái xe tự động hoàn toàn hoặc một phần đều đóng vai trò ngày càng tăng trên đường bộ và khu vực địa hình. 

Nhìn qua Hệ thống & Linh kiện cho thấy rằng tất cả các chức năng cần thiết để đáp ứng thách thức này, có thể là định vị chính xác, học máy hoặc hệ thống điều khiển không người lái, kết hợp với công nghệ cảm biến thông minh, mạng dựa trên đám mây và giao tiếp giữa máy với máy không dây , đã được sử dụng từ lâu, cả trong nông nghiệp và công nghiệp xây dựng.

Người vận hành đang tìm kiếm sự an toàn, hiệu quả và thoải mái. Thách thức là các máy di động như máy gặt đập liên hợp hoặc máy xúc lật hoạt động trong môi trường khắc nghiệt và thay đổi, trong đó nhiệt độ, tầm nhìn, độ rung, bụi bẩn và độ ẩm phải được xem xét. Nhiệm vụ của máy đòi hỏi sự chú ý tối đa của người vận hành, ngay cả trong những điều kiện khó khăn. 

Khi một phương tiện chạy trên đường cao tốc cần phát hiện môi trường xung quanh một cách toàn diện và đáng tin cậy, chẳng hạn như thiết bị thu hoạch chính xác hoặc thiết bị xây dựng đào tự động, thì loại, số lượng và cách bố trí các cảm biến là yếu tố then chốt. Dữ liệu thời gian thực được thu thập từ môi trường, cung cấp thông tin về địa hình, phương tiện, con người và các chướng ngại vật khác. Sau đó, hệ thống hỗ trợ người lái hoặc máy móc nông nghiệp sẽ sử dụng dữ liệu này để điều khiển chuyển động của máy và tối ưu hóa quy trình làm việc.

Các hệ thống tổng hợp cảm biến, trong đó cùng một dữ liệu được quan sát thông qua nhiều cảm biến và sau đó được kết hợp theo không gian và thời gian, là trung tâm của các hoạt động phát triển hiện nay. Các thuật toán tinh vi cung cấp thông tin đáng tin cậy, ngay cả trong điều kiện môi trường khắc nghiệt và điều này có thể được sử dụng, chẳng hạn như để cảnh báo các vật thể cản đường.

Các nhà triển lãm tại hội chợ thương mại Hệ thống & Linh kiện sử dụng công nghệ này theo nhiều cách. Một ví dụ có thể truy cập kết nối các cảm biến bổ sung, chẳng hạn như LiDAR (Phát hiện ánh sáng và phạm vi) kết hợp với siêu âm hoặc radar, với bảng hiển thị thông qua cổng và thông tin đối tượng được chồng lên hình ảnh từ camera tiêu chuẩn hoặc camera hồng ngoại, cảnh báo cho người lái xe đến một trở ngại tiềm ẩn. Một loạt các chức năng tiềm năng bao gồm giám sát điểm mù và hỗ trợ điều khiển.

Hệ thống GPS và định vị cung cấp dữ liệu vị trí chính xác đến từng centimet và cho phép máy móc nông nghiệp lập kế hoạch lộ trình và đến đích một cách tối ưu, một bước quan trọng đối với máy kéo tự động. Điều khiển phần tự động là một ứng dụng GPS khác được sử dụng trên máy phun thuốc trên đồng ruộng hoặc máy rải phân bón, tự động bật và tắt từng phần nông cụ riêng lẻ để ngăn chặn việc áp dụng vật liệu đầu vào chồng chéo hoặc ngoài đồng ruộng.

Cảm biến LiDAR cũng có thể đóng một vai trò hữu ích trong việc phát hiện môi trường, sử dụng tia laser công suất thấp để chiếu sáng vật thể và cảm biến ảnh để phát hiện sự phản chiếu. Hệ thống tính toán khoảng cách đến vật thể dựa trên khoảng thời gian để chùm tia laser truyền đi. Sau đó, tia laser sẽ quét nhiều điểm phản chiếu ở các góc phương vị và độ cao khác nhau và dữ liệu được sử dụng để tạo bản đồ 3D về môi trường xung quanh. Ví dụ: so sánh quá trình quét với mô hình địa hình cho phép máy xây dựng đi qua địa hình đó một cách bán tự động. 

LiDAR là công nghệ hỗ trợ nhiều ứng dụng cho máy di động trong nông nghiệp, có thể mang lại hiệu quả cao trong lĩnh vực này. Ví dụ: nó có thể tìm thấy ranh giới giữa lúa mì đã cắt và chưa cắt và tự động hướng dẫn máy gặt đập liên hợp dọc theo mép cây trồng hoặc nó có thể phát hiện một luống lúa và tự động điều khiển máy kéo để đưa cây trồng đã cắt vào máy đóng kiện một cách tối ưu.

Hai trong số những phát triển vượt trội về kỹ thuật trong lĩnh vực đường cao tốc là cảm biến thông minh và máy móc nông nghiệp tự động. Một xu hướng khác cũng được phản ánh trong chương trình hỗ trợ của Hệ thống & Linh kiện là các giải pháp mô-đun. Có rất nhiều loại máy làm việc thường chỉ được sản xuất với số lượng nhỏ, vì vậy các giải pháp mô-đun và linh hoạt là cách duy nhất để tránh các yêu cầu mới đối với các cảm biến riêng lẻ dẫn đến việc tái cơ cấu hoàn toàn các chức năng hỗ trợ, lái xe và tự động hóa. 

Một nhóm từ Viện Hệ thống Điện tử Công suất (ELSYS) tại Đại học Khoa học Ứng dụng Nuremberg Georg Simon Ohm, Đức, đang phát triển một nền tảng tự động hóa mở gồm các thành phần phần cứng và phần mềm để hỗ trợ việc này. Dự án POV.OS (Hệ điều hành phương tiện vận hành chuyên nghiệp) bắt đầu vào tháng 3 năm 2023 với mục tiêu thiết kế một nền tảng toàn diện gồm các thành phần hệ thống mô-đun.

Giáo sư Armin Dietz, người đứng đầu ELSYS, giải thích: "Chúng tôi cung cấp một đơn vị điện toán trung tâm với các thành phần an toàn, được chứng nhận và giao diện được tiêu chuẩn hóa. Bằng cách này, chúng tôi cho phép tất cả các công ty trong chuỗi giá trị về phương tiện vận hành chuyên nghiệp phát triển các sản phẩm liên quan một cách nhanh chóng". 

Ngoài ra, nghiên cứu đang được tiến hành về các quy trình điều khiển linh hoạt, hiện đại cho các bộ truyền động điện sử dụng hệ thống điện tử công suất mô-đun và tích hợp hệ thống lưu trữ năng lượng. Dietz cho biết: “Chúng tôi muốn sử dụng các phương pháp dựa trên AI để đơn giản hóa quá trình phát triển và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng của hệ thống truyền động điện”.

Kết quả là một hệ thống có lõi chung gồm các thành phần phần cứng và phần mềm để điều khiển, thu thập dữ liệu cảm biến và kết nối mạng của POV.

Dù đang lái xe hay làm việc, dù là động cơ diesel, xe hybrid hay chạy hoàn toàn bằng điện: Các chức năng hỗ trợ hiện có chỉ là bước đầu tiên hướng tới một cỗ máy làm việc hoàn toàn tự động và được kết nối trong tương lai. Thị trường B2B của ngành cung cấp quốc tế về công nghệ nông nghiệp và toàn bộ lĩnh vực đường cao tốc sẽ giới thiệu những công nghệ dẫn trực tiếp tới một tương lai tự trị.