無人トラクター

無人トラクターは、耕作やその他の農作業のために低速で高い牽引力（またはトルク）を発揮する自律型農業用車両です。トラクター自体の中に人間がいなくても稼働するため、無人であると考えられています。他の無人地上車両と同様に、作業中に自らの位置を観察し、速度を決定し、圃場の人、動物、物体などの障害物を回避するようにプログラムされています。^[1]さまざまな無人トラクターは、完全自律技術と監視自律に分けられます。^[2]無人トラクターのアイデアは1940年に早くも登場しましたが、この概念はここ数年で大幅に進化しました。^{[期間? ]}トラクターはGPSやその他の無線技術を使用して、運転手なしで土地を耕作します。制御ステーションで進捗状況を監視する監督者の助けを借りるか、有人のトラクターに先導してもらうだけで動作します。

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無人トラクターのアイデアは、フランク・W・アンドリューが独自のトラクターを発明した1940年頃からありました。彼の無人トラクターを誘導するために、バレルまたは固定ホイールを畑の中央に置き、その周囲にトラクターの前面にあるステアリングアームに取り付けられたケーブルを巻き付けました。^[3] 1950年代に、フォードは「スニファー」と呼ばれる無人トラクターを開発しましたが、畑の地下にワイヤーを敷設しないと操作できなかったため、生産されませんでした。^[4] 1994年まで、無人トラクターの技術に大きな進歩はありませんでした。この年、シルソー研究所のエンジニアが画像分析システムを開発し、野菜や根菜用に設計された小型の無人トラクターを誘導するために使用しました。この新しいトラクターは、枕地でのわずかな旋回も処理できました。^[5]

現在の無人トラクター技術は、無人車両と農業技術における最近の^{[期間? ]の発展に基づいています。トラクターは、農業機械やその他の車両を牽引するために使用される、大きく重いトレッドを備えた強力なモーター駆動車両と定義されています。 [6]}最も一般的には、この用語は、農作業を機械化するための動力と牽引力を提供する農業用車両を表すために使用されます。精密農業は、 1980 年代に発生した技術の大きな転換でした。その結果、農家が GPS デバイスとオンボード コンピューターの助けを借りて運転するトラクターが生まれました。精密農業は、最小限のリソースを使用して収益を最大化することに重点を置いています。GPS デバイスとコンピューターの助けを借りて、農家はトラクターをより効率的に使用できます。

次に、^{[いつ? ]}エンジニアは半自動トラクターの開発に取り組みました。これらのトラクターには運転手がいましたが、運転手は各列の端でハンドルを切るだけで済みました。^[7]その後、無人トラクターのアイデアが2011年と2012年に登場しました。

無人トラクターは、当初は主トラクター（運転手付き）の後ろを追従するように作られました。これにより、いわゆる「フォローミー」技術を使用して、1 人の運転手が 2 倍の作業を行うことができます。無人トラクターは、雇われた労働者のように、畑の間を先導トラクターの後を追従します。しかし、現在では^{[いつ? ]}無人トラクター技術は自律性、つまり独立した機能へと移行しています。^{[8] [9]}

無人トラクターは、農業の自動化を推進する動きの一環である。現在農業で利用されている他の自律技術には、自動搾乳機や自動イチゴ収穫機などがある。このような技術の開発は困難である。成功するには、トラクターは決定論的なタスク（開始前に定義されているタスク、たとえば畑でたどる経路）に従うことができ、反応的な動作（途中の障害物などの未知の状況に反応する能力）、反射的な応答（ためらったり、必要に応じてステアリング角度を変更するなどの時間のかかる計算をせずに決定を下す）ができなければならない。^[10]最終的には、トラクターは空間位置を観察し、速度などの決定を下す能力において人間を模倣する必要がある。^[1]

無人トラクターの技術は、1940 年代に始まって以来進化を続けています。現在では、^{トラクターの}製造とプログラミングにはいくつかの異なるアプローチ ^{があります。}

現在、完全自律走行トラクターの大部分は、圃場周辺に設置された複数のモバイルトランスポンダーから信号を反射するレーザーを使用してナビゲートしています。これらのレーザーには、視線の問題に対処するための 150 MHz 無線が付属しています。 ^[11]運転手の代わりに、トラクターにはコントローラーがいます。コントローラーは、トラクター内にいなくてもトラクターを監視する人です。これらのコントローラーは、1 つの場所から複数の圃場にある複数のトラクターを監視することができます。

完全に自律的なトラクターのもう 1 つの技術は、トラクターまたは農機具のネイティブ電気 (またはCAN バス) システムを使用してコマンドを送信することです。GPS 測位と無線フィードバックを使用して、自動化ソフトウェアが車両の経路を管理し、農機具を制御します。リモート コマンド ステーションからのコマンドを受信し、それをステアリング、加速、ブレーキ、トランスミッション、農機具制御などの車両コマンドに変換するには、通常、レトロフィット無線受信機とオンボード コンピューターが使用されます。LIDAR などのセンサー技術は、予期しない障害物を検知して反応することで安全性を向上させます。

2022年のコンシューマー・エレクトロニクス・ショーで、トラクターメーカーのジョンディアは、運転席にドライバーがいなくても作動するように設計された初の自律走行トラクターの開発を発表しました。この装置は8R 410トラクターに追加され、合計12台のステレオカメラとスマートフォンから制御できるNvidia GPUが含まれます。 ^[12]

監視付き自律走行（自動化技術だが監視するオペレーターがいる）^{[2]で機能するトラクターは}、車両間（V2V）技術と通信を使用します。2台のトラクターの間には、データの交換と共有のためのワイヤレス接続があります。先頭のトラクター（オペレーター付き）が速度と方向を決定し、それが無人トラクターに送信されて模倣されます。^[13]

無人トラクターは安全性と一般の受容性の点で議論の的となっている。運転手なしで動くトラクターに不安を感じる人もいる。^{[14]故障が発生する可能性のあるすべての}シナリオで安全を保つ技術を作成するには、多くのプログラミングと時間がかかります。^[15]動きの検出に関しては、トラクターには人、動物、車両、その他の大きな物体などの進路上の物体を検出すると停止するセンサーが付いています。^[16]

市場性のある無人トラクターの製造に積極的に取り組んでおり、製品の実質的なプロトタイプと量産に向けて大きな進歩を遂げている主要メーカーがいくつかある。現在の主要メーカーは、ジョンディア、オートノマストラクターコーポレーション、フェント、ケースIHである。^{[2] [17] [8]}

ジョンディアは、自動化農業技術の開発に大きな影響を与えてきました。2008年初頭、ディア・アンド・カンパニーは、エンドターンを含む車両機能を自動化する全地球測位技術に基づく自動化システムであるITEC Proガイダンス製品を発売しました。^[8]ジョンディアは現在、プロトタイプを開発中です。このトラクターは、レーザーを使用する代わりに、全地球測位衛星からの信号を受信する2つの6インチドームアンテナを使用します。これらの衛星信号に基づいて、トラクターは電子マップを介して事前にプログラムされたルートをたどります。これらのアンテナは、衛星信号が建物や密生した植物を透過できない場合に、人間のオペレーターがトラクターを制御するためにも使用されます。^[18]

2012年1月、テリー・アンダーソンはノースダコタ州にAutonomous Tractor Corporation (ATC)という会社を設立した。無人トラクターSPIRITはATCの製品である。アンダーソンはトラクターは大型化、高価格化しているが品質は向上していないと考え、引退から復帰してSPIRITを開発した。アンダーソンが開発に関わったトラクターは当初、主力トラクター(運転手付き)の追従用に作られたが、現在は独立して機能する方向に進んでいる。アンダーソンはテキサスの別荘で、自動トラクター設計の半分のスケールのモデルをテストした。彼は2012年9月にビッグアイアンファームショーでモデルを発表した^。[17]アンダーソンは、2013年に自動トラクター25台を製造し、農家がテストできるように割引価格で販売することを目標としていると述べた。^[9]

AGCO 社の傘下にあるフェント社も、無人トラクターの開発に取り組んでいる。2011 年にハノーバーで開催された Agritechnica ショーで、フェント社は GuideConnect という無人トラクター モデルを発表した。GuideConnect は、別のトラクターの動きを模倣するようにプログラムされたトラクターである。^[19]オペレーターが操作するトラクターが畑や作物の中を移動し、無人トラクターがそれに続く。オペレーターが操作する先頭のトラクターは、無人トラクターがその経路をたどることで障害物を回避することができる。^[2]フェント社は、完全に独立した技術に焦点を当てるのではなく、オペレーターが操作する機械と連携して動作するように GuideConnect を開発した。GuideConnect は、オペレーターが操作するトラクターに衛星ナビゲーションと無線で接続されている。^[7]

Case IHは、 JI Case CompanyとInternational Harvesterの合併によって設立された会社です。同社は現在CNH Globalの傘下で運営されていますが、トラクターのブランド名は依然としてCase IHです。Case IHが製造する無人トラクターは「監視付き自律走行」と呼ばれています。^[2]人が運転するトラクターの後ろには、前のトラクターのステアリングと速度をコピーする自律走行機械が続きます。最初の運転手はいますが、自律技術は2台目のトラクターに搭載されています。2台の機械はV2V技術、つまり車両間通信で動作します。2016年、Caseは最新の自律コンセプト、自律的に操作できるMagnumモデルのケーブルレスロークロップトラクターを発表しました。^[20]

自動操縦システムを非自動運転トラクターに追加して、無人運転にすることもできます。^[21]

ベアフラッグロボティクス

ベアフラッグロボティクスは農業用トラクターの自律技術を開発している。ビジネスモデルは、OEM（ジョンディア、ケースニューホランド、アグコ）から機械を調達し、センサー、アクチュエータ、コンピューティングを装備して、農家に提供するというものだ。^{[22] [23]}

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