隨著農(nóng)機(jī)自動駕駛的快速發(fā)展，市場上出現(xiàn)了兩類功能相近但工作原理不同的自動駕駛解決方案，即液壓方案和電動方向盤方案。
偶爾在網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)資料時發(fā)現(xiàn)，某些廠商對于電動方向盤極為推崇，但實(shí)施情況卻是液壓方案目前在市場中占據(jù)了較高比例，這就讓我們覺得有些不太理解。
首先，兩者究竟有何差別？其次，兩種方案是否真的存在優(yōu)劣之分？那么，本期《時空》就對話合眾思壯智能車控事業(yè)部西安研發(fā)部總監(jiān)陳云來解答這些問題。
《時空》：液壓閥和電動方向盤這兩種（農(nóng)機(jī)）自動駕駛方案，哪一種更好？
陳云：農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動駕駛目前主要應(yīng)用于拖拉機(jī)、收獲機(jī)、插秧機(jī)、噴藥機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械上。
市場主推的兩類方案分別是：以電液比例閥驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪的液壓方案，以及通過電機(jī)帶動方向盤模擬人工駕駛的電動方向盤方案。
從技術(shù)的角度來看，不能簡單地說液壓方案優(yōu)于電動方向盤，也不能絕對地說電動方向盤強(qiáng)于液壓方案，需要理性對比其各自優(yōu)劣，且還要考慮各主流廠商銷售的解決方案細(xì)節(jié)上的差異。
通常來說，液壓方案一般用于車廠預(yù)裝，而方向盤方案則更多是應(yīng)用于后市場改造。其原因主要在于液壓方案改裝過程復(fù)雜，而電動方向盤改裝相對簡單。
并且液壓方案有利于長期運(yùn)行，維修保養(yǎng)簡單；而電動方案因其電機(jī)功耗大，對電瓶壽命、方向盤安裝軸有一定影響，畢竟原車方向盤安裝軸的承載設(shè)計是有載荷范圍的。
此外，在作業(yè)精度方面，因電動方向盤與液壓轉(zhuǎn)向僅是執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的區(qū)分，在車況一致、規(guī)劃算法固定的情況下，電動方向盤與液壓方案的作業(yè)精度其實(shí)是一致的。
《時空》：兩種方式的區(qū)別和優(yōu)勢分別是什么？
陳云：不同廠商提供的解決方案在細(xì)節(jié)上差異較大，例如合眾思壯推廣的慧農(nóng)及壁虎系統(tǒng)均采用帶有前級開關(guān)閥的液壓方案，該開關(guān)閥僅在自動駕駛時允許液壓油流經(jīng)比例閥芯，人工駕駛時開關(guān)閥處于關(guān)閉狀態(tài)，能夠有效保護(hù)比例閥芯，但業(yè)界也有廠商為節(jié)省成本去掉了該開關(guān)閥。
再如合眾思壯的EAS100電動方向盤方案是專用的大扭矩伺服電機(jī)，而部分廠商使用的是步進(jìn)電機(jī)加減速齒輪實(shí)現(xiàn)，二者本身也是有一定差異的。
《時空》：為什么會出現(xiàn)兩種解決方案？哪一種是最先出現(xiàn)的？經(jīng)過什么樣的發(fā)展？
陳云：市場上針對農(nóng)業(yè)作業(yè)目前有兩類產(chǎn)品在銷售，分別是：自動駕駛與輔助導(dǎo)航。其自動駕駛又可統(tǒng)分為液壓版自動駕駛與方向盤版方案，二者分別從不同的產(chǎn)品應(yīng)用迭代演化而來，液壓版是在拖拉機(jī)無人駕駛的研究的基礎(chǔ)上經(jīng)市場經(jīng)濟(jì)學(xué)考慮簡化而來，方向盤版自動駕駛則由輔助導(dǎo)航迭代升級而來。
回顧一下拖拉機(jī)自動駕駛的發(fā)展歷史，在1920年左右，人類已開始研究通過原始的機(jī)械系統(tǒng)自動控制拖拉機(jī)沿預(yù)定軌跡行駛，隨著三角測量的電子化發(fā)展，系統(tǒng)逐步完善，并將激光、機(jī)械桿臂、機(jī)器視覺等應(yīng)用于壟距控制。
衛(wèi)星定位出現(xiàn)后，行業(yè)先驅(qū)們很快就將其應(yīng)用于拖拉機(jī)導(dǎo)航，進(jìn)行輔助駕駛。1992年美國天寶公司開發(fā)成功RTK系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，為衛(wèi)星定位在農(nóng)業(yè)上的厘米級應(yīng)用掃清障礙。兩年后，約翰迪爾公司成立了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)事業(yè)部，然后就馬不停蹄的與斯坦福大學(xué)共同發(fā)起了拖拉機(jī)無人駕駛的研究，即1994年正式啟動了農(nóng)業(yè)機(jī)械基于GPS的自動駕駛研究。
當(dāng)時由迪爾改裝了一臺拖拉機(jī)（加裝電控液壓閥及剎車等）并提供給斯坦福，后者在拖拉機(jī)上加裝了5個GPS定位接收機(jī)、1臺工業(yè)計算機(jī)、1個用戶顯示操作終端及相關(guān)傳感器、通信裝置。經(jīng)過兩年多的研究，這輛拖拉機(jī)系統(tǒng)于1997年在迪爾內(nèi)部進(jìn)行了兩次典型的無人駕駛演示，作業(yè)控制精度達(dá)到了1英寸（2.54cm），且未對預(yù)埋的噴灌系統(tǒng)造成損壞。據(jù)此，迪爾在1997正式啟動了該項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)品化開發(fā)及推廣應(yīng)用，就是現(xiàn)在的AutoTrac產(chǎn)品線。
2000年前，美國天寶主要銷售一些農(nóng)業(yè)配件與輔助導(dǎo)航產(chǎn)品，在2000年正式推出AgGPS AutoPilot產(chǎn)品線，同樣是一款液壓版的自動駕駛方案。2004年，天寶推出了EZ-Steer，這是一款革命性的產(chǎn)品，其將打破橫跨在輔助導(dǎo)航與自動駕駛間的柏林城墻。EZ-Steer由輔助導(dǎo)航EZ-Guide升級而來，其實(shí)現(xiàn)了6~12英寸（15~30cm）的自動駕駛控制，并在7年后升級至EZ-Pilot，徹底意義上與自動駕駛平起平坐，達(dá)到1英寸的控制精度。
另一個值得說說的就是Outback產(chǎn)品線，于2001年面市，隸屬于半球科技：Hemisphere（2013年被合眾思壯收購）。Outback-S輔助導(dǎo)航產(chǎn)品線是2001~2004年全球后裝市場領(lǐng)軍產(chǎn)品，截至2013年其銷售超過2萬5千套。半球科技于2004年重磅推出eDrive自動駕駛產(chǎn)品（液壓方案），2008年開始在中國東北以壁虎品牌推廣應(yīng)用。繼2013年收購?fù)瓿珊，合眾思壯整合資源，2014年推出以北斗高精度為基礎(chǔ)的壁虎產(chǎn)品。為更好服務(wù)中國農(nóng)業(yè)的特殊需求，于2016年春季正式推廣銷售以雙天線為基礎(chǔ)的慧農(nóng)自動駕駛解決方案。
《時空》：目前兩種方式的占比情況如何？市場的選擇是怎樣的？
陳云：目前，農(nóng)機(jī)自動駕駛市場可以分為以農(nóng)機(jī)廠商為主的前裝市場BM（Before Market）和以導(dǎo)航控制廠商為主的后裝市場AM（After Market）。
從全球市場來看，大的農(nóng)機(jī)廠商都有自動駕駛預(yù)裝的系列機(jī)型（GPS Ready），如約翰迪爾的8R系列的AutoTrac技術(shù)、凱斯紐荷蘭的Magnum系列的AFS AccuGuide技術(shù)，愛科的AutoGuide 3000標(biāo)配丹佛斯液壓閥。
再看國內(nèi)前裝市場，洛陽一拖出廠預(yù)裝的全是液壓方案，雷沃重工、中聯(lián)重科、常州東風(fēng)、山東五征等在展會宣傳的多是液壓解決方案。總體來看，車廠前裝預(yù)裝機(jī)型中主要是應(yīng)用液壓方案。但也有一些另類，如插秧機(jī)、噴藥機(jī)等不帶液壓系統(tǒng)的，只能考慮用電動方向盤來改造升級。
后裝市場又是另一種景象，液壓自動駕駛與方向盤自動駕駛都有相當(dāng)量的安裝銷售，單看國內(nèi)市場，天寶銷售的二者都有但液壓偏多；拓普康主要是方向盤解決方案；合眾思壯二者都有，液壓明顯多于方向盤；上海聯(lián)適二者均有，早期主要是液壓，2019主推方向盤；雷沃二者都有，其他家也大多是二者都銷售。
就目前了解的數(shù)據(jù)，整個中國市場從2008年至現(xiàn)在，已安裝的電動方向盤占比約20%，液壓約80%，單考慮2019年春播中國市場新增安裝量，電動方向盤占比約30%，液壓占比約70%。
《時空》：未來的農(nóng)機(jī)自動駕駛會是什么樣？
陳云：講到這個問題，就讓我想起了曾經(jīng)的車載導(dǎo)航儀市場。那時主流汽車上配備的都是收音機(jī)，中配的是單DIN的車載CD/DVD，雙DIN的車載DVD導(dǎo)航就是頂配。（在汽車行業(yè)中，DIN是指汽車中控臺預(yù)留給汽車電器設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)安裝空間，一般用于音響主機(jī)、LCD顯示屏、車載DVD的安裝。）一套車載DVD導(dǎo)航要一萬多人民幣，當(dāng)年市場上高端的便攜導(dǎo)航如任我游需要六七千，普通的如新科導(dǎo)航儀也需要三四千，升級地圖還要錢。
再看看現(xiàn)在呢，國產(chǎn)車低配就是DVD導(dǎo)航，全民都在用手機(jī)免費(fèi)地圖導(dǎo)航，能實(shí)時查看擁堵信息、提前擇路分流、還有林志玲與郭德綱在耳邊關(guān)懷，這在當(dāng)年是不敢想象的。未來有多遠(yuǎn)？未來會怎樣？技術(shù)革新太快，誰也說不清，這里只能朦朧的臆測下，隨口說說，大家聽聽就好。
L5，其是Level 5的縮寫，這個源自凱斯紐荷蘭CNHi對農(nóng)機(jī)自動駕駛的分級,其分為如下5級
本文中所提及的“自動駕駛”一般是指L4級—有監(jiān)督的自動駕駛
2019年5G開始商用，全球衛(wèi)星導(dǎo)航隨著北斗三代的全球組網(wǎng)成功、伽利略的衛(wèi)星數(shù)量也飛速增長，全面融合的GNSS技術(shù)正快速奔來，真正意義上的L5級無人駕駛只剩下傳感器成本問題。
農(nóng)業(yè)自動駕駛應(yīng)用因環(huán)境相對封閉，因此個人相信其在部分應(yīng)用場景會優(yōu)先于汽車道路級自動駕駛，更早一步走向無人化，開啟智能農(nóng)業(yè)的新時代。但真正意義上的無人農(nóng)場，在2050年前應(yīng)該不會存在，畢竟農(nóng)場及設(shè)備也需要人類去管理，農(nóng)場的對外溝通運(yùn)作同樣離不開人類的協(xié)調(diào)。
未來已來，農(nóng)機(jī)無人駕駛將會出現(xiàn)各種形態(tài)的L5級專用全自動化機(jī)器人。農(nóng)機(jī)巨頭也都在積極布局，總能看到一些一些端倪，2016年拖拉機(jī)巨頭凱斯紐荷蘭推出一款無駕駛室的概念拖拉機(jī)；2018年約翰迪爾花3.05億美金收購藍(lán)河技術(shù)（BRT：Blue River Technology），不久的將來迪爾可能基于BRT的 LettuceBot技術(shù)出一款專用機(jī)器人；2019年，新新公司ecoRobotix SA將正式發(fā)布其農(nóng)用太陽能機(jī)器人。
無論是從技術(shù)還是商業(yè)的角度，我相信自動駕駛已經(jīng)近在眼前，而衛(wèi)星導(dǎo)航與自動控制也必將改變世界。