Автоматизированная сельскохозяйственная техника требует новых подходов к обеспечению безопасности

ОПУБЛИКОВАНО 16 мая 2023 ГОДА

УРБАНА, Иллинойс — От беспилотных тракторов до роботов для прополки и сбора данных с помощью искусственного интеллекта — автоматизированное оборудование производит революцию в сельскохозяйственном производстве. Хотя эти технологические достижения могут значительно повысить производительность, они также поднимают новые вопросы о мерах и правилах безопасности. Чтобы решить эти проблемы, в недавнем исследовании Университета Иллинойса была рассмотрена текущая научная литература по безопасности автоматизированных сельскохозяйственных машин. На основе обзора более 60 статей исследователи выделили три основные темы: восприятие окружающей среды, оценка и смягчение рисков, а также человеческий фактор и эргономика.

«Большая часть исследований сосредоточена на первой категории — восприятии окружающей среды. Эти исследования в первую очередь касаются того, как машины чувствуют препятствия в окружающей среде и реагируют на них. Работы по оценке рисков или эргономике ограничены», — сказал Салах Исса, специалист по расширению штата Иллинойс. и доцент кафедры сельскохозяйственной и биологической инженерии (ABE) Колледжа сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук и Инженерного колледжа Грейнджера при Университете И. Иссы является автором-корреспондентом статьи.

Автоматизированные машины обнаруживают объекты с помощью датчиков восприятия, которые затем интерпретируются с помощью алгоритмов машинного обучения, чтобы заставить оборудование остановиться, замедлиться или изменить направление. Существует три основных типа препятствий, с которыми машины должны справляться: положительные, отрицательные и движущиеся. Позитивные препятствия — это объекты, которые появляются над землей, например камни, деревья и здания. Негативными препятствиями являются те, которые находятся ниже уровня земли, например канавы и ямы. Движущимися или динамическими препятствиями являются те, которые появляются внезапно, например, человек, животное или другое движущееся оборудование. Эти препятствия могут сильно различаться в зависимости от типа культуры, особенностей местности и погодных условий.

Исса и соавтор Гай Роджер Эби, докторант ABE, обнаружили, что в исследовательских работах изучается широкий спектр различных типов рецепторов и датчиков, включая 3D-лазерные сканеры, ультразвуковые датчики, дистанционное зондирование, стереозрение, тепловизионные камеры, камеры высокого разрешения. , и более. Каждый тип имеет преимущества и ограничения, а наиболее эффективные подходы включают сочетание различных методов.

«В литературе наблюдается тенденция к использованию нескольких типов датчиков, а не одного датчика. Это также направление, в котором движется большинство компаний. Это идеально подходит для сельскохозяйственных машин, учитывая очень динамичную среду, в которой они работают», — Исса отмеченный.

«Однако остается еще много вопросов, которые необходимо решить. Например, датчики должны быть достаточно чувствительными, чтобы немедленно останавливаться при появлении человека или другого объекта. Но если машина останавливается, а фермер отсутствует, нужно ли им идти вернуться, чтобы проверить датчик и перезагрузить машину? Это особенно сложно, когда речь идет о быстро движущихся препятствиях, таких как пролетающая белка или птица».

Сельскохозяйственные машины с автоматической коробкой передач сталкиваются с некоторыми из тех же проблем, что и беспилотные автомобили, но есть и заметные различия. Например, сельское хозяйство представляет собой более сложную среду, чем езда по городу, где дороги структурированы и размечены. Однако неустойчивое поведение других водителей вызывает беспокойство на городских дорогах, но не имеет такого значения на сельскохозяйственных полях, отмечает Исса.

Лишь несколько исследовательских работ затрагивали вторую тему – методы и стратегии оценки рисков. Исса говорит, что это неудивительно, поскольку большинство систем, используемых в инженерии для оценки рисков, полагаются на исторические данные. Этого пока не существует для автономных систем в сельском хозяйстве; в открытом доступе мало данных о том, как они работают и каковы присущие им риски.

«Мы считаем, что существующие стандарты безопасности не очень подходят для автономных систем. Но предпринимаются значительные усилия по пересмотру существующих стандартов, поэтому через несколько лет появятся новые и пересмотренные стандарты», — сказал он. Правила техники безопасности, касающиеся травм и смертельных случаев, подпадают под действие Федерального управления по охране труда (OSHA), но в некоторых штатах, включая Калифорнию и Индиану, также есть свои собственные правила.