I requisiti posti in materia di produttività, comfort e sicurezza delle macchine mobili nel settore off-highway sono in costante aumento. I sistemi di assistenza e le soluzioni parzialmente automatizzate facilitano l'operatore in cabina, per il lavoro svolto sia sul campo che in cantiere. SYSTEMS & COMPONENTS, che si terrà dal 27 febbraio al 5 marzo 2022 ad Hannover, in Germania, all'interno della fiera Agritechnica, offrirà una vetrina delle tecnologie per l'abilitazione della mobilità autonoma.
Pendenze ripide, forti dislivelli, curve strette e spazi difficili da manovrare richiedono non solo la massima concentrazione ma anche il completo controllo nell'abitacolo delle macchine operatrici mobili. In questo contesto, avanzati sistemi di assistenza hanno il compito di supportare il conducente in cabina. L'aumento dell'automazione di tali sistemi ridurrà il carico di lavoro dell'operatore della macchina, consentendogli così di concentrarsi sul compito da svolgere, ad esempio il monitoraggio e l'ottimizzazione del processo di lavoro. Allo stesso tempo, i sistemi di assistenza sono pronti ad intervenire in caso di situazioni pericolose, ad esempio evitando collisioni in fase di retromarcia in cantiere o altre situazioni in cui la visibilità è ridotta.
Sulla strada per soluzioni pronte per il mercato
I sistemi di assistenza ad alte prestazioni non solo garantiscono una maggiore sicurezza e una migliore efficienza nei campi o nei cantieri, ma mirano anche a spianare la strada a soluzioni autonome. Quando questo obiettivo viene trasferito all'architettura di sistema di trattori, macchine da raccolta o escavatori, significa che viene elaborato un volume crescente di dati provenienti da un numero crescente di sensori. In definitiva, queste informazioni devono essere presentate in modo intuitivo all'operatore sul display nel cockpit. SYSTEMS & COMPONENTS fornirà uno sguardo avanti a ciò che ci si può aspettare nei prossimi anni nel settore off-highway, poiché la prossima generazione di veicoli semoventi sarà in grado di muoversi e operare autonomamente.
Molti fornitori di tecnologia che espongono ad Hannover hanno già presentato soluzioni che saranno importanti elementi costitutivi di funzioni autonome come lo sterzo elettroidraulico nei veicoli fuoristrada. Le funzioni di velocità, sterzo e controllo del veicolo mantengono le macchine in carreggiata e possono posizionare automaticamente le mietitrebbiatrici ai margini del campo. Uno dei temi centrali di SYSTEMS & COMPONENTS sarà come raggiungere il prossimo livello di autonomia. Il punto di partenza per questo è segnato dall'ultima generazione di funzioni Steer-by-Wire, Drive-by-Wire e Brake-by-Wire. Consentendo, ad esempio, l'eliminazione del piantone dello sterzo, tali sistemi offrono una maggiore flessibilità nella progettazione di macchine e cabine.
Maggiore libertà e comfort nello sterzo
È probabile che la discussione e l'interesse per lo sterzo, la guida e i sistemi frenanti digitali aumentino al polo fieristico di Hannover, poiché i fornitori di queste tecnologie hanno gli occhi puntati su soluzioni pronte per il mercato per la produzione in serie per i mercati off-highway . A differenza del settore automobilistico, le soluzioni di retrofit sono spesso richieste nel settore agricolo e off-highway, in quanto per le aziende spesso non è fattibile sostituire l'intero parco veicoli per ottenere funzionalità autonome. I sistemi in mostra ad Hannover dimostreranno l'integrazione dell'intero processo dal volante e il pedale del freno all'assale e consentiranno un feedback tattile intuitivo direttamente all'operatore del veicolo. L'implementazione viene eseguita sotto forma di soluzioni meccatroniche, idrauliche o ibride che avviano le manovre di frenata o di svolta in frazioni di secondo. Si sostiene che siano almeno altrettanto sicuri dei sistemi convenzionali che utilizzano percorsi di trasmissione meccanica. Un sistema di sicurezza con ridondanza multipla garantisce che i valori dei sensori corretti vengano sempre trasferiti ed elaborati.
Lo sterzo elettrico non solo promette un maggiore comfort di guida e precisione per trattori e macchine da raccolta semoventi, ma consente anche il funzionamento del veicolo in situazioni critiche senza la necessità di un operatore nell'abitacolo. Il conducente esce dal veicolo, aziona il radiocomando e controlla il veicolo dall'esterno. Questo esempio mostra che l'agricoltore e il trattore rimarranno una squadra, anche se in futuro le macchine funzioneranno autonomamente sui campi. Queste capacità tecniche sono arrivate anche in altri settori off-highway. Mentre molti produttori di macchine agricole sono ancora in fase di progetto o pilota, in particolare a causa della mancanza di un quadro giuridico relativo alla guida autonoma nelle aree pubbliche, la guida autonoma fa già parte della vita quotidiana nelle miniere a cielo aperto. Nelle enormi miniere di materie prime gestite dalla società mineraria australiana Rio Tinto in Australia, ad esempio, sono ora in uso dumper autonomi Komatsu dotati dell'Autonomous Haulage System (AHS) che trasportano minerale di ferro senza conducente al volante. Navigano con l'ausilio di GPS ad alta precisione, mentre i sensori radar e laser consentono loro di rilevare gli ostacoli.
Fusione del sensore per una maggiore affidabilità
I sistemi di sensori sono gli organi sensoriali delle macchine mobili e sono quindi anche molto in alto nella road map dei fornitori di tecnologia. L'obiettivo è la massima precisione per l'identificazione non solo di oggetti inanimati, ma anche di persone e animali. Il prerequisito per questo è un rilevamento affidabile a 360 gradi dell'ambiente circostante, spesso terreno non strutturato. Le attuali tecnologie di sensori e telecamere e gli algoritmi di elaborazione delle immagini corrispondenti consentono ora sistemi di assistenza adattati alle rispettive esigenze dei clienti e al tipo di macchina da lavoro mobile. Nell'implementazione di ciò, gli sviluppatori non si affidano semplicemente a un unico tipo di sensore: un modello completo dell'ambiente si ottiene solo combinando le informazioni provenienti da vari sensori, noto come fusione di sensori, un prerequisito fondamentale per l'affidabilità e la sicurezza dei sistemi di assistenza alla guida e guida autonoma.
L'uso di sensori LiDAR (Light Detection And Ranging) sta integrando sempre più le tecnologie di telecamere, radar e ultrasuoni. Questi sensori hanno lo scopo di aiutare le macchine operanti in modo autonomo a raggiungere una svolta nel settore off-highway e sono considerati da esperti come Aine Denari, Senior Vice President e General Manager della divisione Electronics and Advanced Driver Assist Systems di ZF, come uno delle tecnologie chiave. I sistemi LiDAR registrano l'ambiente circostante sulla base della luce visibile, ultravioletta o infrarossa e generano una nuvola di punti 3D senza soluzione di continuità, anche in caso di pioggia, nebbia, polvere o oscurità. L'ulteriore elaborazione dei dati GPS migliora ulteriormente la navigazione in tempo reale, consentendo di prevenire potenziali collisioni. Ciò a sua volta consente di prolungare fino alla notte il lavoro sul campo come la semina e l'applicazione precisa di fertilizzanti e fitofarmaci senza alcuna perdita di precisione. Se il trattore è in grado di ottenere dati anche dalle stazioni meteorologiche, è possibile determinare quando le condizioni di lavoro sul campo sono ottimali.
Potenza di calcolo per la connessione cloud
Affinché le macchine possano intraprendere questi processi, devono elaborare i dati di conseguenza. I semplici sistemi di controllo dell'automazione raggiungono rapidamente i loro limiti. La potenza di calcolo notevolmente superiore dei più recenti PC di fascia alta e delle unità telematiche consente l'implementazione di funzioni autonome per macchine agricole ed edili. Le loro elevate prestazioni li rendono adatti anche per macchine che comunicano direttamente tra loro e inviano dati al cloud. Mentre in passato trattori, mietitrebbiatrici e trinciacaricatrici costituivano unità separate, la comunicazione machine-to-machine (M2M) consentirà loro, in futuro, di scambiare autonomamente tra loro informazioni come la capacità di carico, portando a un'ottimizzazione del raccolta e processo logistico. Questa elevata capacità di lavorazione consente anche il coordinamento preciso di più macchine. Dotati di cinematica in tempo reale ad alta precisione e collegati tramite un collegamento dati wireless, i veicoli scambiano informazioni sulla loro posizione, velocità e impostazioni dell'attrezzo, consentendo ad esempio l'implementazione di un "timone elettronico". Questo scenario, in cui diverse macchine elaborano il campo in una rete, è chiamato plotone. Un altro scenario del genere è la sincronizzazione con un drone.
Dal 27 febbraio al 5 marzo 2022, SYSTEMS & COMPONENTS presenterà l'attuale stato dell'arte nel funzionamento delle macchine da lavoro mobili parzialmente automatizzate. Moderni sistemi di assistenza, ibridazione ed elettrificazione, sensori intelligenti e telematica ad alte prestazioni: le aziende espositrici si concentreranno su un'ampia gamma di tecnologie per portare il funzionamento delle macchine da lavoro mobili a un livello completamente nuovo. Il "Future Lounge", il forum di esperti che si svolge contemporaneamente a SYSTEMS & COMPONENTS, offrirà anche rapporti sul campo e approfondimenti entusiasmanti sugli approcci alle soluzioni perseguiti dai principali produttori di macchine edili e agricole.