Työkone ohjaa koneketjua
23.7.2010
Maatalouskoneteollisuus satsaa voimakkaasti automaation lisäämiseen konetyössä. Kehitystyössä on kaksi olennaista osaa eli traktorin ja työkoneen paikannus ja traktorin ja työkoneen välinen yhteys. Kansainvälinen Isobus-standardi mahdollistaa erimerkkisten koneiden välisen tiedonsiirron ja myös sen, että työkone ohjaa koko koneketjun toimintaa, jolloin vetokoneelle ja sen kuljettajalle jää hyvin pitkälti vain tarkkailijan rooli. John Deere on ensimmäinen traktorivalmistaja, joka tarjoaa toimivia ratkaisuja työkoneen ehdoilla toimivaan automatisoituun työketjuun.
Koko 2000-luvun alun maatalouskoneteollisuus on puhunut gps-paikannuksesta, täsmäviljelystä ja Isobus-ohjatuista työkoneista. Toistaiseksi ratkaisut ovat olleet pitkälti merkkikohtaisia tai kauniita toiveunia, mutta nyt ollaan siirtymässä sanoista tekoihin.
John Deere avasi Kaiserslauternissa uuden, Euroopan teknologiakeskuksensa (ETIC) ja esitteli samalla yhtiön uusimmat ratkaisut peltoautomaatioon.
JD ei puhu enää gps-paikannuksesta vaan gnss-paikannuksesta (global navigation satellite system). Gps on alunperin Yhdysvaltojen armeijan tarpeisiin kehitetty järjestelmä, mutta JD:n paikannuksessa hyödynnetään kaikkia kolmea järjestelmää eli gps:ää, venäläistä Glonass:ia sekä eurooppalaista Galileo’a. Galileosta taivaalla on vasta koesatelliitit, mutta kattavan verkon pitäisi olla valmiina 2014. Tästä lähtien taivaalta löytyy yli 60 satelliittia, joten riski siitä, että paikannukseen tarvittavia satelliitteja ei ole riittävästi, on pienempi. Tämä palvelee etenkin Suomen kaltaisia reunamaita, joissa yhteys satelliittiin saattaa helposti katkeilla maastoesteiden ja satelliittien matalan sijainnin (alhaalla horisontissa) takia.
Traktorin paikannuksesta ja automaattiohjauksesta otetaan nyt reipas askel eteenpäin, sillä jatkossa myös työkoneen sijaintia ja työkoneen työskentely-syvyyttä voidaan ohjata paikannuksen avulla. Työkone saadaan nyt myös ohjaamaan koko työprosessia eli työkone antaa traktorille komennot siitä, miten esimerkiksi vauhtia pitää muuttaa tai siitä, että vetopeli pysäytetään esimerkiksi paalinsitomisen ja -purkamisen ajaksi.
Viime syksyn Agritechnicassa esiteltiin jo JD:n traktorin ja Pöttingerin noukinvaunun yhteistyötä, mutta nyt keskustelu ja säätö toimii jo esimerkiksi paalaimen, ruiskun, kylvö-koneen tai aurojen kanssa. Pääasiassa työkonesovellukset ovat JD:n omiin tuotteisiin, mutta esimerkiksi Pöttinger ja Kverneland tekevät tiivistä yhteistyötä JD:n kanssa. Tavoitteena on, että kaikkia Isobus-standardiin sitoutuneita työkoneita voidaan ohjata ja säätää JD:n oman terminaalin kautta ja myös työkone voi antaa käskyä traktorille.
Työkoneelle oma vastaanotin ja säätö
Tarkimmalla signaalilla (RTK) traktoria on voitu jo aiemmin ohjata +/- 2 cm:n tarkkuudella, mutta pelkkä traktorin pysyminen tarkalla ajolinjalla ei tuo toivottua tulosta kuin tasaisilla ja maalajiltaan yhtenäisillä pelloilla. Vähänkin kaltevalla pellolla tai vaihtelevissa maalaji-oloissa työkone valuu alarinteeseen tai vaeltelee sivuttain vetopelin takana. Näissä oloissa ja tarkkuutta vaativissa töissä, kuten kylvössä, niitossa, ruiskutuksissa ja riviviljelykasvien harauksessa pelkkä traktorin paikannus ei riitä, vaan lopputuloksena saattaa olla ”hauenleukoja” ja harauksessa pahimmillaan koko työkoneen leveydeltä kaadettuja kylvörivejä.
Ajatuksellisesti ongelma on helposti ratkaistavissa eli mitataan vain työkoneen tarkka sijainti suhteessa traktorin sijaintiin ja korjataan tämän tiedon avulla työkoneen paikkaa tai traktorin ajolinjaa. Käytännössä työkoneen sijainnin säätö vaatii aikamoisia insinööritaidon osoituksia ja tarkkaa paikannussignaalia (eli RTK:ta).
JD näkee täsmätyökoneiden soveltuvan erityisesti riviviljelykäyttöön ja luomutiloille, joissa mekaanisen rikkakasvien torjunnan tarkkuusvaatimus on suuri. Perinteisessä viljelyssä tarkkuus tuo säästöjä tuotantopanosten (siemen, lannoite, kasvinsuojeluaineet, polttoaine) käytössä, kun päällekkäisajo vähenee.
JD esitteli työkoneratkaisuaan kylvökoneen avulla. Ongelmaa esiteltiin ajamalla ISteer’iksi nimetyn järjestelmän avulla kylvölinja, jossa kylvökone seurasi tarkasti traktorin ajolinjaa. Sitten samaa ajolinjaa mentiin pelkän JD:n Autoguiden (traktorin automaattiohjauksen) avulla. Jo varsin vähän kaltevalla pellolla (ja puolitäysillä säiliöillä) kylvökone valui myötärinteeseen noin 30-40 senttiä eli useamman vannasvälin.
ISteer perustuu kahteen olennaiseen komponenttiin. Työkoneessa (ja traktorissa) on satelliittipaikannin (ja pellon reunalla RTK-asema, jotta päästään riittävään tarkkuuteen). Varsinainen työkoneen paikansäätö toteutetaan vetovarsien väliin asennettavalla ”liikkuvalla” vetolaitteella eli käytännössä vetovarsien välissä on hydraulisylinteri, jolla työkonetta voidaan siirtää 12 tuumaa (30,5 cm) peruslinjan molemmin puolin. Vetovarret pitää lukita kiinteiksi ja periaatteessa säätövaraa voidaan lisätä kasvattamalla hydraulisylinterin pituutta. Toki vetovarsien ääriasento asettaa rajansa sivusuuntaiselle siirtymälle.
Käytännössä ratkaisu rajaa täyshinattavat työkoneet pois työkoneen paikan ohjaamisesta, mutta esimerkiksi aisa-
ohjatun ruiskun paikkaa voidaan ohjata järjestelmän avulla ilman erillistä vetolaitteen hydraulisylinteriä.
JD on kehittänyt järjestelmää hollantilaisen yrityksen kanssa ja alustava hinta liikkunee työkoneesta riippuen noin 6 000-10 000 euron luokassa. Tämä sisältää toisen satelliittipaikantimen, hydraulisylinterin ja siihen liittyvät laitekohtaiset sovitteet ja mahdolliset mitta-anturit ja tarvittavat hydrauliikkaletkut ja sähköjohdot. Tieto työkoneelta traktoriin kulkee Isobus-väylää pitkin.
Ratkaisu ei missään mielessä ole vielä halpa ja käytännössä jokaiselle työkoneelle pitää tehdä oma sovitteensa, mutta kun työkonevalmistajat saadaan mukaan, sovitteiden hinta tippunee reilusti. Järjestelmän kallein osa on konekohtainen hydraulisylinteri, mutta esimerkiksi satelliittipaikanninta voidaan siirtää työkoneesta toiseen tai ajattaviin työkoneisiin.
Helpoimmin työkoneen säädettävyys toimii silloin, kun työkoneessa itsessään on jo valmiina työleveyden hydraulinen säätö. JD esitteli ratkaisua, jolla päästään ”viivasuoraan” kyntöön vaikeissakin rinneoloissa. Kvernelandin Variomat-auroihin oli asennettu vain ohjausyksikkö, joka ohjasi viilunleveyden säätösylinteriä sekä paikannin ja muutama mittausanturi. Aurat voidaan asettaa perusasentoon esimerkiksi 16 tuuman viilunleveydelle ja sitten automatiikka traktorin ja auran sijainnin perusteella ohjaa tasaisesti jokaisen terän leveyttä siten, että kyntövako pysyy suorana, mutta viilun leveys vaihtelee auran sallimissa rajoissa (Variomatin tapauksessa 12-20 tuumaa).
JD esitteli myös, miten paikannussignaalia voidaan käyttää työkoneen syvyyssäätöön. RKT-aseman avulla sama +/- 2 cm:n toleranssi saadaan myös toimimaan pystysuunnassa. Hinattavan lanan päälle asetetulla paikantimella ja siihen kytketyllä hydraulisäädöllä pystytään pellon tai vaikka tien pintaa muotoilemaan varsin tarkasti. Laserohjauksen tarkkuuteen tällä ei päästä, mutta esimerkiksi riisipeltojen ja penkissä kasvavien erikoiskasvien viljelyyn tarkkuus riittää.
Suomessa ratkaisu kiinnostanee ainakin tienhoito- ja maanrakennusurakoijia. Tekninen kehitys kulkee nyt niin ripeällä tahdilla, että jatkossa esimerkiksi kylvökoneen työsyvyyden säätöön saataneen paikannussignaaliin perustuvia ratkaisuja.
Lue koko juttu KM:stä
Pentti Törmä