XAG автоматизировала полный цикл работы агродрона: от приготовления раствора до зарядки и очистки

Китайская компания XAG представила новую серию сельскохозяйственных роботов X Series, предназначенную для комплексной автоматизации защиты растений. Главным отличием новой платформы стало то, что производитель автоматизировал не только полёт и внесение рабочего раствора, но и большинство наземных операций, которые ранее требовали постоянного участия оператора.

В состав X Series входят агродроны XAG X100 и XAG X150, автоматизированная полевая станция XA1, а также система приготовления и заправки рабочих растворов LM1. Объединённые в единую цифровую экосистему, эти компоненты могут планировать маршрут, выполнять облёт поля, готовить рабочий раствор, заправлять дрон, заряжать его аккумуляторы и очищать резервуары и трубопроводы после завершения операции.

Фактически XAG пытается превратить агродрон из отдельной летательной машины в автономный производственный комплекс, способный длительное время выполнять повторяющиеся операции с минимальным вмешательством человека.

Почему автоматического полёта оказалось недостаточно

Современные агродроны уже могут самостоятельно двигаться по маршруту, поддерживать высоту над растениями, регулировать подачу рабочего раствора и возвращаться к точке запуска. Однако автоматизация полёта решает только часть технологического процесса.

После каждого рейса оператору обычно приходится:

• контролировать остаток рабочего раствора;
• готовить новую смесь препаратов;
• заправлять бак;
• заменять или заряжать аккумуляторы;
• промывать бак, насосы, распылители и трубопроводы;
• повторно запускать летательный аппарат.

Именно эти наземные операции создают простои между полётами, повышают потребность в персонале и увеличивают риск контакта работников с концентрированными средствами защиты растений.

В XAG называют предыдущий этап развития агродронов моделью «человек — машина», при которой летательный аппарат выполняет полёт автономно, но его работа зависит от наземной команды. X Series должна перевести систему на следующий уровень, при котором автоматизируется весь цикл — от формирования задания до технического обслуживания после рейса.

Три основных компонента системы X Series

Полноценный комплекс X Series состоит из трёх взаимосвязанных частей.

Первой является агродрон X100 или X150, который выполняет картографирование, автономный полёт и опрыскивание. Второй — полевая станция XA1, обеспечивающая точное позиционирование при посадке, зарядку и автоматическое подключение к системе заправки. Третьей — смесительно-заправочная установка LM1, которая готовит рабочий раствор по заданной рецептуре и подаёт его в бак дрона.

Оператор создаёт или выбирает технологическое задание в приложении. После этого система может рассчитать маршрут на основе цифровой карты поля, определить необходимое количество рабочей жидкости и энергии, выполнить опрыскивание, вернуть дрон на станцию, пополнить заряд и заправить его для следующего рейса.

XAG X100 и X150: два дрона для хозяйств разного масштаба

Официально серия X Series включает две модели агродронов.

XAG X100 оснащается 50-литровым баком, одним аккумулятором и 63-дюймовыми пропеллерами. Эту машину производитель позиционирует как более компактный вариант для небольших полей, садов и хозяйств с умеренным объёмом работ.

Старшая модель XAG X150 получила 85-литровый бак, два аккумулятора и 66-дюймовые пропеллеры. Она рассчитана на более интенсивное применение и обработку больших площадей. Для X100 предусмотрена 10-киловаттная версия станции XA1, а для X150 — более мощная, на 18 кВт.

При этом производитель пока не опубликовал в открытой таблице полный набор параметров, включая максимальную взлётную массу, номинальную полезную нагрузку, скорость полёта и расчётную производительность каждой модели. Поэтому эти значения не следует заменять показателями предыдущих дронов XAG P Series: несмотря на сходный объём баков, это другая конструктивная платформа.

Сводная таблица агродронов XAG X Series

*Официально заявленные 4500 китайских му соответствуют приблизительно 300 га.

Параметры системы опрыскивания и сенсорного комплекса на странице производителя приведены для платформы X Series в целом. XAG не уточняет, являются ли все показатели полностью одинаковыми для обеих конфигураций.

Автоматическое приготовление рабочего раствора

Система LM1 имеет два варианта смесительного резервуара — вместимостью 120 или 190 л. Установка поддерживает подключение нескольких ёмкостей с концентрированными препаратами и использует весовые датчики для контроля дозирования.

После ввода рецептуры LM1 автоматически отбирает необходимое количество компонентов, добавляет воду, перемешивает раствор и подаёт его к агродрону. Максимальная скорость заправки составляет 60 л/мин. Таким образом, 50-литровый бак X100 теоретически можно заполнить менее чем за минуту, а 85-литровый резервуар X150 — приблизительно за полторы минуты без учёта времени позиционирования и переключения системы.

Автоматическое дозирование важно не только для повышения скорости. Оно уменьшает вероятность ошибки при смешивании препаратов и сокращает непосредственный контакт работника с концентрированными химическими веществами.

При этом использование автоматической установки не отменяет необходимости контролировать совместимость препаратов, последовательность их смешивания, качество воды и требования этикетки конкретного средства защиты растений.

Самостоятельное возвращение, посадка и подключение

Для полностью автоматической работы недостаточно привести дрон к приблизительной точке посадки. Машина должна с высокой точностью совместить зарядные и жидкостные соединения со станцией.

XA1 использует мобильную RTK-станцию с двумя антеннами и локальную систему ближнего позиционирования. После посадки направляющие элементы корректируют положение корпуса, чтобы дрон автоматически подключился к зарядному и заправочному интерфейсам.

Соединение выполнено по гибкой плавающей схеме. Такая конструкция должна компенсировать небольшие погрешности посадки и уменьшать ударную нагрузку на контакты. Это особенно важно для сельскохозяйственной среды, где станция работает на неровном грунте, под воздействием ветра, пыли, осадков и вибраций.

Зарядка за 2,5–3,5 минуты

Для X Series разработан аккумулятор B18630 с системой быстрой зарядки. По лабораторным данным XAG, 18-киловаттная станция XA1 может зарядить комплект батарей с 30 до 80% приблизительно за 2,5 минуты. Переход с 15 до 90% занимает около 3,5 минуты.

Поэтому формулировка о «полной зарядке за 3,5 минуты», появившаяся в отдельных публикациях, требует уточнения: официальная методика XAG предусматривает зарядку не от 0 до 100%, а от 15 до 90%.

Заявленный ресурс батареи составляет до 4000 циклов. Аккумуляторы не требуется регулярно извлекать из корпуса: дрон заряжается непосредственно после автоматической парковки на станции. Система управления батареей контролирует состояние элементов, а активное воздушное охлаждение должно отводить тепло во время интенсивных циклов зарядки.

XAG предлагает две версии XA1. Станция мощностью 10 кВт может работать от однофазной или трёхфазной сети и используется с X100. Версия на 18 кВт требует трёхфазного питания и предназначена для X150.

Распыление до 42 л/мин

Система опрыскивания X Series использует два центробежных распылителя и два насоса. Максимальная производительность каждого насоса составляет 21 л/мин, а суммарная подача — до 42 л/мин.

Размер капель можно регулировать в пределах 50–500 мкм. Заявленная эффективная ширина захвата в зависимости от условий составляет от 5 до 10 м. Для специальных операций предусмотрен дополнительный комплект мелкодисперсного распыления, способный формировать капли размером от 10 мкм.

Однако наиболее мелкие капли не всегда являются агрономическим преимуществом. Они сильнее подвержены сносу ветром и испарению. Реальный режим работы необходимо определять с учётом препарата, культуры, температуры, влажности, скорости ветра и требуемой плотности покрытия.

Новая система обнаружения препятствий

X100 и X150 оснащаются контроллером SuperX 5 Apex. По информации XAG, его вычислительная производительность вдвое выше по сравнению с предыдущей платформой. Контроллер объединяет RTK-навигацию, управление полётом, обработку данных с радаров, камер и каналов связи.

Многомерный сенсорный модуль работает в диапазоне от 1 до 100 м. В его состав входят 4D-радар миллиметрового диапазона, дополнительный вертикальный радар и две камеры, формирующие круговой обзор.

Производитель сообщает, что система распознаёт воздушные линии электропередачи с точностью более 90%. Это существенный показатель для агродрона, поскольку тонкие провода остаются одной из наиболее сложных категорий препятствий для радарных и визуальных систем.

Однако показатель более 90% не означает гарантированного обнаружения каждого провода. Результат зависит от толщины и материала проводника, угла его расположения, освещения, осадков и состояния сенсоров. Даже автономный комплекс требует предварительного картографирования опасных объектов и соблюдения установленных зон безопасности.

Картографирование и работа с несколькими полями

Перед опрыскиванием X Series может выполнить автономное картографирование. Дрон фотографирует территорию, а система формирует ортофотоплан или пространственную модель, по которой определяются границы поля и препятствия.

Заявленная максимальная площадь одного картографического задания составляет 4500 китайских му, или приблизительно 300 га. Производительность построения карт, по данным производителя, увеличена вдвое благодаря новой широкоугольной системе камер.

В приложении XAG Agriculture можно объединить до десяти полей в одно задание. Для каждого участка отдельно задаются маршрут и параметры внесения. Также предусмотрена возможность одновременного управления несколькими агродронами, что позволяет параллельно выполнять работы на больших площадях.

Автоматическая очистка после работы

После завершения задания система запускает цикл промывки бака, смесительной ёмкости, насосов и трубопроводов. Вода циркулирует через жидкостный контур, удаляя остатки препаратов, а промывочная жидкость собирается через отдельный канал.

Автоматическая очистка должна уменьшить риск засорения распылителей, коррозии компонентов и перекрёстного смешивания несовместимых препаратов. Однако отработанную воду нельзя сливать непосредственно в поле. Сам XAG указывает, что её необходимо собирать и утилизировать в соответствии с местными требованиями по обращению с остатками пестицидов.

Может ли комплекс работать полностью без человека

Технически X Series существенно сокращает потребность в постоянном присутствии оператора возле дрона. Однако понятие «полностью автоматизированный цикл» не следует трактовать как полное отсутствие человеческого контроля.

Специалист по-прежнему должен:

1. формировать агрономическое задание;
2. выбирать препарат и норму внесения;
3. проверять погодные условия;
4. контролировать ограничения полётов;
5. следить за техническим состоянием оборудования;
6. пополнять запасы воды и концентратов;
7. собирать и утилизировать промывочную жидкость;
8. реагировать на аварийные уведомления.

Таким образом, X Series автоматизирует прежде всего физическое выполнение повторяющихся операций. Агрономическая ответственность, контроль безопасности и технический надзор остаются за человеком.

Потенциальное значение для сельского хозяйства

Наиболее перспективной сферой применения такого комплекса могут стать крупные хозяйства с постоянными границами полей, интенсивной системой защиты растений и доступом к стабильной электросети. Особенно заметный эффект возможен в садах, на овощных плантациях, семеноводческих посевах и культурах, требующих многократных обработок в течение сезона.

Сеть из нескольких станций XA1 теоретически позволяет организовать автоматизированные точки обслуживания в разных частях хозяйства. Дрон может перемещаться между ними, пополнять запас раствора и заряжаться без возвращения на единую центральную базу.

При этом экономическая эффективность будет зависеть не только от стоимости самого дрона. Необходимо учитывать монтаж станций, электроснабжение, подготовку цифровых карт, обслуживание жидкостного контура, логистику воды и препаратов, а также требования национального законодательства в отношении авиационного применения средств защиты растений.

XAG X Series демонстрирует изменение самой логики развития агродронов. Если предыдущие поколения представляли собой преимущественно автономные летательные платформы, то новая серия формируется как единый роботизированный комплекс с собственной полевой инфраструктурой.

Объединение дронов X100 и X150, станции XA1 и смесительной системы LM1 позволяет автоматизировать картографирование, планирование маршрута, полёт, опрыскивание, приготовление раствора, заправку, зарядку и очистку.

Именно устранение ручных операций между полётами может оказаться важнее дальнейшего увеличения вместимости бака или скорости агродрона. Производитель переходит от продажи отдельной машины к созданию полноценной автоматизированной технологической линии для полевых работ.

Однако окончательно оценить систему можно будет только после продолжительной эксплуатации в реальных хозяйствах. Ключевыми вопросами остаются надёжность автоматических соединений, устойчивость оборудования к воздействию агрохимикатов, работа сенсоров в сложных погодных условиях, доступность сервисного обслуживания и экономика комплекса в расчёте на один гектар.