Российская компания Cognitive Technologies провела в Татарстане первые испытания беспилотных тракторов с системой компьютерного зрения собственной разработки. Программно-аппаратный комплекс планируют в будущем устанавливать не только на тракторы, но и на другую сельскохозяйственную технику — комбайны, сеялки и так далее, пишут «Известия».
Благодаря беспилотному транспорту и системам компьютерного зрения фермерские хозяйства России смогут значительно повысить свою рентабельность, ведь сейчас дорогостоящая техника используется неэффективно. Например, комбайн работает в среднем шесть часов в день, а в остальное время простаивает. Беспилотные тракторы и комбайны будут трудиться в полях и днём и ночью, 24 часа в сутки. Им не помешают условия плохой видимости, не смутит дождь или туман, и даже в кромешной тьме беспилотный трактор способен так же эффективно косить траву или собирать картошку, как днём.
Беспилотную сельхозтехнику в России будет продвигать новый агрохолдинг, который создаёт компания Cognitive Technologies с производителем агротехники «Ростсельмаш» и агрохолдингом «Союз-Агро» на базе особой экономической зоны «Иннополис».
В полной темноте для беспилотных систем можно использовать камеры ночного видения, но более эффективным является использование лидаров в совокупности с заранее размеченной картой территории, которая занесена в навигационный компьютер трактора. Американские коллеги недавно проводили испытания беспилотной автомобильной системы транспортного средства в полной темноте — и определили, что лидар с навигатором управляют машиной в темноте гораздо безопаснее, чем водитель-человек.
Во время испытаний беспилотного «Форда» на полигоне в Аризоне была составлена 3D-карта местности, а в темноте лидар с помощью лазерных импульсов (2,8 млн импульсов в секунду) прокладывал путь, как бы прощупывая дорогу с ориентировкой на 3D-карту.
Российский трактор пока не планируют оснащать лидаром, потому что это существенно увеличит его стоимость. В данный момент, по оценкам разработчиков, стоимость программно-аппаратного комплекса беспилотного зрения составляет не более 15% от стоимости трактора. Для российских колхозов и фермерских хозяйств это вполне приемлемая наценка. Если же поставить на трактор полноценный лидар, то стоимость техники существенно возрастёт.
На российские тракторы будут устанавливать программно-аппаратные комплексы компьютерного зрения, включающие в себя стереопару — систему из двух видеокамер, которые снимают видео с разрешением Full HD, то есть 1920×1080 пикселов.
Кроме видеокамер, в комплектацию российского беспилотного трактора входят навигационный и инерционный датчики ГЛОНАСС и GPS и вычислительный блок (компьютер).
«Система компьютерного зрения позволяет с высокой точностью детектировать опасные объекты, определять их размеры и координаты для составления высокоточных карт, — говорит Ольга Ускова, президент компании Cognitive Technologies. — Благодаря точному знанию положения предметов на поле многие из них становится возможным удалить еще до уборочной, когда они могут представлять реальную угрозу механическим элементам сельхозтехники».
Составление цифровой карты поля и нанесение на неё окружающих объектов (столбы, камни и другие артефакты) производится во время выполнения предпосевных операций, таких как внесение удобрений и боронование. Операция проходит весной, когда посевные площади не засеяны, так что все артефакты хорошо засекаются системой компьютерного зрения. По этим цифровым картам трактор будет ориентироваться летом и осенью, во время сбора урожая. Он будет стараться объезжать объекты, которые не удалось убрать с поля весной.
Разработчики уверены, что сенсоры транспортного средства и система компьютерного зрения смогут детектировать даже такие препятствия, которых нет на карте. Заявлено, что система распознаёт объекты размером от 10-15 см на расстоянии до 15-20 м. Всё остальное не представляет опасности, если на тракторе установлен камнеуловитель.
Испытания трактора с системой компьютерного зрения Cognitive Technologies
Испытания беспилотного трактора продолжатся примерно полтора года. По словам Ольги Усковой, этого времени достаточно, чтобы довести систему компьютерного зрения до стадии промышленного использования и ввести её в коммерческую эксплуатацию. Программно-аппаратные комплексы будут продавать фермерским хозяйствам России, а также стран ближнего и дальнего зарубежья.
Экспериментальные разработки в этой области идут не только в России. Например, недавно министр сельского хозяйства Японии поднял тему перехода на роботизированную технику в сельском хозяйстве в связи со старением населения, в том числе фермеров.
Средний возраст японских фермеров составляет 67 лет, две трети из них старше 65 лет. В России проблемы старения пока нет из-за низкой продолжительности жизни, но со временем она может появиться.
Беспилотные тракторы готова выпускать японская корпорация Kubota.
Прототип автономного трактора Kubota с лидаром
Маленькие беспилотные тракторы делают и в Беларуси. Наверняка российскую систему компьютерного зрения тоже можно будет установить на популярные белорусские тракторы производства Минского тракторного завода.
В воображении российских разработчиков, в будущем сельское хозяйство в России выглядит следующим образом: «Работу всей умной сельскохозяйственной техники будет контролировать минимальное количество человек из диспетчерского центра, откуда будет осуществляться контроль за работой всех машин. При необходимости он сможет задать программу и время работы тракторов, и находиться постоянно за пультом не придётся», — говорит Ольга Усова.
В общем, примерно так, как прогнозировал писатель Николай Носов в научно-фантастическом произведении «Незнайка в Солнечном городе».
Независимые эксперты считают, что полностью автоматизированного будущего в сельском хозяйстве пока не получится. За рулём транспортного средства обязательно должен находиться человек, контролирующий работу автоматики и готовый взять на себя управление в случае возникновения чрезвычайной ситуации.
Кстати, о своих разработках в области машинного зрения компания Cognitive Technologies более подробно рассказывала в корпоративном блоге на Хабрахабре. В рамках совместного проекта на кафедре «Когнитивных технологий» МФТИ в 2014 году был разработан робот-автомобиль, который «в режиме реального времени обрабатывает видеопоток, распознаёт окружающую сцену, детектирует объекты и формирует управляющее воздействие, направленное на решение поставленной задачи». Роботу поставили задачу гоняться за красным мячом и толкать его бампером.
Ролик снят во время доклада на осенней конференции молодых учёных МФТИ, прямо в коридоре главного корпуса.
