全自动汽车——农业的未来

时间：2016-05-20  来源：

学习如何驾驶是一种仪式。还记得第一次开车时，双手小心地放在10点和2点的位置上，心中既兴奋又害怕的感觉吗?如果你是在农场长大的，你第一次开的车很有可能是拖拉机。 “拖拉机当然是我开的第一...

学习如何驾驶是一种仪式。还记得第一次开车时，双手小心地放在10点和2点的位置上，心中既兴奋又害怕的感觉吗?如果你是在农场长大的，你第一次开的车很有可能是拖拉机。

“拖拉机当然是我开的第一辆车。”伊利诺伊州农民 Doug Elliott回忆道。“那是一辆IH Cub Lo-Boy，一般用来开沟或割草。那时候我差不多10岁，我爸让我开着它去我叔叔家，大约有3英里的路程。一路上我都双手僵硬地握着方向盘。”

为了提高效率，Elliott将驾驶这项任务交给了电脑。“在田里有太多的事需要我关注了。”他说道。“自动驾驶将我的压力减小了许多，使我能够关注其他事物。它也使我每天有更多的时间花在田里。”

据悉，现在有大约52%的农民使用某种形式的自动驾驶，而到了2018年，这个数字将达到64%。当然，让农民将这项重要的工作全心交给科技并不是一蹴而就的。“尽管依然坐在驾驶室里，让农民习惯自动驾驶还是需要很多年。” Kinze Manufacturing的业务经理Phil Jennings说道。

不碰方向盘是一回事，那不坐在驾驶室又如何呢?

“这就需要更长的时间让农民习惯并对全自动技术有信心，这样他们才会全心全意的离开驾驶室。” Jennings认为。

“自动驾驶系统非常成功，它能使你更好的工作并提高产量。”约翰迪尔技术创新中心的机器人系统经理Stewart Moorehead说道。“但是，你依然需要坐在驾驶室里，处理例如耕作机具上堆积了垃圾或者机械故障这种自动系统目前无法发现的情况。”

制造一套可以识别不同的不可预测情况并对其有所反应的系统，是农业自动化技术中的一个难点。

“人类对发现事物并对其有所反应非常擅长。” Moorehead说道。“在这方面机器需要做得更好。”

约翰迪尔开发的自动驾驶拖拉机

跳出驾驶室

总部在艾奥瓦，以制造运粮拖车和播种机知名的Kinze公司，在2011年夏天发布了其自动化计划，意在实现无人驾驶室，减少熟练工人的使用。该计划融合了三项技术：GPS、自动化和传感。经过这些年的努力，Kinze一步一个脚印的解决问题。

“我们发布的第一个系统是使用一台联合收割机控制一辆拖拉机和运粮拖车。” Jennings说。“很多我们的顾客需要在同一块地中的同一时间使用两辆拖车。现在我们已经可以做到通过一台联合收割机控制多辆运粮拖车了。”

这套系统严密监控着每辆车的行动，所以自动驾驶拖车能够找到最安全最有效率的道路驶向联合收割机。车辆侧面的雷达传感器使车辆能够感知左侧和右侧的障碍物，安全地通过狭窄道路。

但是，正如Janzen农业法律公司的Todd Janzen所说，“农用机械必须不仅能够在农田行驶，也要能够在公共道路行驶。”

他相信自动驾驶汽车的崛起对农业来说是个巨大的利好，会对农用机械上路产生积极作用。“像谷歌和特斯拉这样的公司可以将他们的自动驾驶软件授权农机制造商使用。”他说道。

Kinze开发的自动驾驶拖拉机

实现障碍

如果伊诺交通中心2013年的一份报告中的预言正确的话，全自动汽车将于2025年面向大众推出。这份报告同时预计，如果90%的汽车都是自动驾驶的，那么每年会减少400万起交通事故，拯救21700人的生命。现在，每年会发生550万起交通事故，超过30000人因此丧生。全自动汽车拥有改变世界的潜力，包括农业。设计一种能够在任何情况下安全行驶的全自动汽车显得至关重要。

“我们需要为自动驾驶汽车制定一套信息交换协议和标准，这样它们就可以彼此交流，避免撞车或其他事故的发生。” TU-Automotive Detroit 大会的贡献者Eric Volkman说道。“当前最大的挑战可能就是缺乏对自动驾驶汽车的监管体系。事实上，在颇有影响力的加州市场上，一个近期发布的制度草案为自动驾驶汽车设置了大麻烦。”

在农业方面，Janzen相信实施的难易程度取决于法律裁定事故发生时哪方负有责任。“如果一辆拖拉机离开农田，在高速公路上撞上了一辆汽车，那么是拥有拖拉机的农民负有责任还是开发了自动驾驶软件的生产商负有责任呢?”

另一个重要的因素是价格。现在一辆自动驾驶汽车大约价值10万美元，这对大多数美国人来说难以承受。至今为止，Kinze仍未发布其自动驾驶系统的价格。

作为Kinze系统的测试人员，Elliott表示他家会很高兴在农场拥有一台自动驾驶机械，“但还是要看价格。”

自动拖拉机公司开发的无驾驶室拖拉机原型机

平稳过渡

当农业和汽车制造业同为解决自动驾驶技术的复杂问题忙碌时，像福特和自动拖拉机公司这样的企业正在为如何让消费者接受这个理念出谋划策。

“例如车道保持辅助系统和主动泊车辅助系统这样的功能已经为消费者接受自动驾驶技术铺平了道路。” 福特汽车公司的Molly Vorwerck说道。

自动驾驶汽车是福特公司“智慧移动”计划的重要部分，预计在2016年会将试验车队扩大三倍。“凭借30辆自动驾驶的Fusion Hybrids汽车，福特将成为拥有最大规模自动驾驶试验车队的汽车制造商。” Vorwerck说道。

自动拖拉机公司则认为潜移默化地减少驾驶员对汽车的控制权能够使人们对放弃驾驶这件事逐渐接受。

“你肯定不想被一下踢出驾驶室。” 该公司的董事长兼CEO Kraig Schulz说道。“你想要逐步过渡。”

但是，这并不是该公司的最初计划。大约4年以前，这家位于明尼苏达的公司开发了三款没有驾驶室的四方型的拖拉机原型机。

“如果没有驾驶室，对现在的农民来说可能有点难以接受，毕竟农民也需要从一片农田到另一片农田去，他们不能自己走着过去。”他说道。“当农民确实要离开驾驶室时，有四个方面需要重置：导航功能、安全功能、设备控制以及农民的知识结构。”

自动拖拉机公司的eDrive及 AutoDrive改良套装可以解决以上四个问题。

eDrive是一套改良系统，利用柴油-电动动力传动系统，取代了变速器、分速器以及带有四个电动轮毂电机的轮轴。

“在装载了eDrive系统之后，本质上拖拉机就只有两个部件：柴油发电机和轮毂电机。” Schulz介绍道。

这两个部件可以用农场上最基本的工具在两小时内换出，他补充道。

“装有eDrive的拖拉机比普通拖拉机省油25%，而且维护和维修的难度也大大降低。预计其将有25000小时的工作时间。” Schulz说道。“这套系统大约可以减少50%的生产成本，预计四年即可收回投资成本。”

如果某个机器要变成完全自动化的，那它必须要有一个电子平台，Schulz说。“像特斯拉和谷歌这样的公司，在他们的自动汽车中使用了电子平台。这是唯一能够很好地监测和控制机器的方法。”eDrive的价格大约是每马力500美元，可以选择100、200和400马力三档输出功率。

AutoDrive的特点是精准度高且可重复。“它解决了GPS系统的问题。今天使用的GPS实时动态定位技术永远不会成为自动化的导航系统，因为它不够准确也不够可靠。” Schulz说道。

AutoDrive依靠自动拖拉机公司的专利技术——激光无线导航系统获取次英寸级的位置数据。该公司的另一项专利——FieldSmart人工智能软件可以使你无需编程即可训练拖拉机。

可覆盖50至60英尺范围的声呐系统可以保障周边安全。通过无线蜂窝网络连接的扫视-仰俯摄像头可以使你监控整个过程，并远程解决问题。自动拖拉机公司计划在12至24个月后发布AutoDrive。

“发布的时机取决于农民接受它的程度。” Schulz说道。

自动拖拉机公司eDrive系统示意图
 

人机和谐

当前的热点聚焦于自动驾驶技术，但是人类才是过渡到全自动阶段的关键因素。

“人类与机器的关系在不断进化。” MIT的助理研究员Bryan Reimer说道。“从感知的角度来讲，在过去的10到15年中我们对周围世界的感知有了很大的进展。”但是我们对如何与这些技术互动的理解却进展得很缓慢。“我们知道路上哪里有一辆汽车，知道在田地的哪个地方有个农机零件。” Reimer说。“但是我们人类与这些感知技术及非常复杂的计算系统的互动能力却是很有限的。”

随着全自动技术的发展，司机需要学会如何控制高度自动化的系统，就像飞行员学会如何驾驶飞机一样。“飞行员已经逐渐学会如何监管自动系统了。”他说道。“他们不断接受训练，学会在需要时接管系统。”

但是消费者并没有那么多相关经验。“他们并没有经过不断的训练，了解不同型号操作系统的区别。” Reimer说。“不管是一般的农用机械还是自动驾驶汽车，我们都缺乏如何操作这些先进科技的能力。”

但是他相信对于农业来说比较容易实现操控系统的过渡。

“农业与航空业很像。”他说。“这两者的相似点是训练、影响和管理技术使用者的能力。农业可以保证操作者接受过高科技设备的训练，并了解技术的限制性。但是在当前的消费界并没有这些基础。”

为了推进全自动技术的发展，Reimer提出了几个关键性问题。“我们如何培养人对机器目前还不存在的信任感?我们如何推动立法，推广终生科技培训?我们如何改变经销商与消费者的关系，使经销商不再是仅仅交给消费者车钥匙，而是教给他们科技知识?经销商将成为唯一与消费者保持交流的出口，消费者应该对系统功能非常熟悉。”Reimer说道。“假以时日，这一天终会到来。”

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