約翰迪爾在CES 2025上推出了其第二代技術(shù)堆棧和四款新型自動(dòng)駕駛機(jī)械。

約翰迪爾(John Deere)在拉斯維加斯舉辦的2025年國(guó)際消費(fèi)電子展(CES 2025)上展示了多款新一代自動(dòng)駕駛技術(shù)和機(jī)械。去年11月中旬，部分記者受邀前往該公司位于三大地質(zhì)斷層帶之間，存在地震風(fēng)險(xiǎn)的加利福尼亞州吉爾羅伊測(cè)試中心，提前體驗(yàn)這些技術(shù)和機(jī)械。當(dāng)天現(xiàn)場(chǎng)空氣中彌漫著濃郁的蒜香。

約翰迪爾的專家堅(jiān)信，自動(dòng)駕駛技術(shù)有助于解決田間作業(yè)、果園作業(yè)、采石場(chǎng)作業(yè)和地面作業(yè)等四大領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。由于全球糧食需求和基礎(chǔ)設(shè)施需求不斷增長(zhǎng)，再加上農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)和專業(yè)園藝行業(yè)面臨嚴(yán)重的勞動(dòng)力短缺，非公路行業(yè)的自動(dòng)駕駛技術(shù)迎來(lái)蓬勃發(fā)展。

在吉爾羅伊市舉辦的CES展前發(fā)布會(huì)上，約翰迪爾高級(jí)副總裁兼首席技術(shù)官Jahmy Hindman表示公司即將推出一系列最新的自動(dòng)駕駛機(jī)械，包括大規(guī)模農(nóng)業(yè)作業(yè)拖拉機(jī)、高價(jià)值作物耕作拖拉機(jī)、鉸接式自卸卡車(ADT)和純電動(dòng)割草機(jī)。這些機(jī)械產(chǎn)品沿用了公司三年前推出首款自動(dòng)駕駛拖拉機(jī)時(shí)展示的多項(xiàng)技術(shù)，并不斷對(duì)其迭代改進(jìn)。Hindman指出，“我們提供的是全自動(dòng)化解決方案，而不是依賴遠(yuǎn)程操作員的增強(qiáng)型解決方案。盡管如此，但人機(jī)互動(dòng)仍然是必不可少的。目前的人機(jī)互動(dòng)是通過一個(gè)移動(dòng)設(shè)備上的操作中心完成的。對(duì)客戶而言，監(jiān)控機(jī)械的工作狀態(tài)和生產(chǎn)效率、根據(jù)需要修改機(jī)械設(shè)置、了解維護(hù)狀態(tài)(例如，是否需要添加燃料)等都是必不可少的需求。因此我們的解決方案并未切斷客戶和機(jī)械的數(shù)字化聯(lián)系，但機(jī)械也可以在沒有人類干預(yù)的情況下獨(dú)立完成作業(yè)。”

約翰迪爾按技術(shù)成熟度的順序依次展示了這些機(jī)械。Hindman指出，最成熟的技術(shù)應(yīng)用于大型拖拉機(jī)耕作解決方案，而研發(fā)時(shí)間最短的技術(shù)則是商用割草機(jī)。

1新型露天農(nóng)業(yè)技術(shù)堆棧

約翰迪爾的露天農(nóng)業(yè)作業(yè)自動(dòng)駕駛拖拉機(jī)采用了第二代自動(dòng)駕駛套件。

為什么約翰迪爾及其加州圣克拉拉子公司Blue River Technology決定設(shè)計(jì)一個(gè)新的技術(shù)堆棧呢?因?yàn)樽畛醯募夹g(shù)堆棧僅用于驗(yàn)證自動(dòng)駕駛技術(shù)的可行性，而如今需要更先進(jìn)的技術(shù)堆棧。

Blue River Technology首席執(zhí)行官Willy Pell表示，“為驗(yàn)證技術(shù)的可行性，確保機(jī)械在客戶的田地中能夠安全高效地工作，我們當(dāng)初在設(shè)計(jì)上做出了一些妥協(xié)，但這也導(dǎo)致原有技術(shù)存在局限性，無(wú)法拓展至更多應(yīng)用場(chǎng)景。”

Pell解釋說(shuō)，第一代技術(shù)堆棧中的立體攝像頭采用了剛性設(shè)計(jì)，因此能夠在振動(dòng)、沖擊和溫度變化等情況下保持方向穩(wěn)定。但如果要在更遠(yuǎn)的距離上精確測(cè)量深度，就需要增加攝像頭之間的距離，然而這樣做就會(huì)面臨機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的限制。

Pell指出，“我們的方案是在駕駛室頂部安裝攝像頭陣列以提供三重疊加視野，而且攝像頭的相對(duì)位置并非完全固定，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整位置和方向。每次獲取圖像時(shí)，我們都會(huì)持續(xù)調(diào)整和修正微小的角度誤差，從而將機(jī)械智能轉(zhuǎn)化為軟件智能。”

新型攝像頭陣列的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于容易維修。第一代套件中的立體攝像頭安裝在拖拉機(jī)前部平衡重支架上，以及拖拉機(jī)的后部。“舊設(shè)計(jì)的問題在于，前置攝像頭的線纜必須穿過整個(gè)引擎蓋，這導(dǎo)致鋪設(shè)線纜需要長(zhǎng)達(dá)16個(gè)小時(shí)。若線纜磨損或斷裂，就需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行維修。相比之下，新套件的維修時(shí)間非常短。”

當(dāng)被問及是否考慮在該大型農(nóng)業(yè)應(yīng)用中采用激光雷達(dá)技術(shù)時(shí)，Pell表示，“我們的目標(biāo)是加快技術(shù)的普及，如果使用攝像頭就可以解決問題，就無(wú)需采用激光雷達(dá)，因?yàn)閿z像頭更容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，具有更高的成本效益。”

與配備12個(gè)攝像頭的第一代產(chǎn)品相比，新二代產(chǎn)品配備16個(gè)獨(dú)立攝像頭，每4個(gè)組成一個(gè)陣列，可提供環(huán)繞拖拉機(jī)的360度視野。Pell表示，公司采用兩臺(tái)英偉達(dá)Orin專用處理器驅(qū)動(dòng)其自主研發(fā)的視覺處理單元(VPU)，后者正是約翰迪爾所有自動(dòng)駕駛技術(shù)的核心。在大型農(nóng)業(yè)應(yīng)用案例中，約翰迪爾采用兩個(gè)被動(dòng)散熱式VPU處理16個(gè)攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)。該技術(shù)首先應(yīng)用于耕作領(lǐng)域，公司計(jì)劃于2030年前在美國(guó)建立一個(gè)全自動(dòng)化的玉米和大豆農(nóng)業(yè)耕作系統(tǒng)。

Pell指出，“我們需要看得更遠(yuǎn)，這樣才能跑得更快。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域里許多作業(yè)的速度都遠(yuǎn)高于秋耕，因此我們通過新技術(shù)將耕作速度提升了40%——最高速度可達(dá)12英里/小時(shí)(19公里/小時(shí))。我們的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)兼容多種農(nóng)具的通用設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)所有主要作業(yè)的自動(dòng)化，而不僅僅是單一作業(yè)的自動(dòng)化。這就是我們開發(fā)該設(shè)備的原因。”該設(shè)備的視野范圍達(dá)25米(82英尺)以上，不僅能滿足寬幅農(nóng)機(jī)的作業(yè)需求，還能提供足夠的避障制動(dòng)距離。此外，拖拉機(jī)在出廠時(shí)就預(yù)裝了遠(yuǎn)程信息處理調(diào)制解調(diào)器，可通過4G網(wǎng)絡(luò)連接至約翰迪爾云服務(wù)平臺(tái)。針對(duì)地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足的農(nóng)村地區(qū)，約翰迪爾還會(huì)在駕駛室頂部安裝星鏈終端，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)保障。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)信號(hào)強(qiáng)弱自動(dòng)選擇哪種信號(hào)。

經(jīng)過改裝后，第二代套件還可以安裝到老款(最早到2020款)拖拉機(jī)上，整個(gè)安裝過程大約需要8小時(shí)。對(duì)于已配備所有布線系統(tǒng)的2025款拖拉機(jī)，安裝過程就簡(jiǎn)單多了，只需將四個(gè)攝像頭陣列固定在駕駛室頂部并與線束連接即可，因此耗時(shí)也更短。

Pell表示，“多年來(lái)，我們一直在進(jìn)行機(jī)械自動(dòng)化的準(zhǔn)備工作。目前我們已將所有的機(jī)械、電氣和通訊連接部件集成至拖拉機(jī)駕駛室，所有新生產(chǎn)的拖拉機(jī)都直接具備自動(dòng)駕駛功能。”

Blue River Technology總監(jiān)Aaron Wells表示，“第二代套件已應(yīng)用于付費(fèi)試點(diǎn)客戶，自動(dòng)駕駛作業(yè)面積累積超過50,000英畝。”他指出，第一季度約有15位客戶使用了35臺(tái)配備第二代套件的大型拖拉機(jī)。公司將于2025年起向客戶推出數(shù)量有限的量產(chǎn)車型。

2果園的特殊需求

果園中用于保護(hù)高產(chǎn)值作物的拖拉機(jī)每天能夠以2.5英里/小時(shí)(4.0公里/小時(shí))的速度進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)的重復(fù)噴灑作業(yè)，并在一個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)重復(fù)6-8次作業(yè)。然而，由于果園中樹冠茂密，傳統(tǒng)GPS系統(tǒng)的準(zhǔn)確性可能會(huì)受到影響。此外，果樹也會(huì)影響果園自動(dòng)駕駛套件的技術(shù)配置。

約翰迪爾針對(duì)果園打造的5ML低矮型多功能自動(dòng)駕駛拖拉機(jī)同時(shí)利用了攝像頭和激光雷達(dá)傳感器，并通過降低三個(gè)傳感器陣列的安裝位置，避免了拖拉機(jī)與樹枝的剮蹭。前置傳感器陣列包含一個(gè)激光雷達(dá)傳感器和三個(gè)攝像頭，而兩側(cè)的傳感器陣列均包含一個(gè)激光雷達(dá)和兩個(gè)攝像頭。此外，速率控制器也是實(shí)現(xiàn)果園自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵部件，其作用在于讀取拖拉機(jī)的行進(jìn)速度，并控制噴灑速率。

約翰迪爾高產(chǎn)值作物自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)總監(jiān)Igino Cafiero表示：“自動(dòng)駕駛耕作解決方案與自動(dòng)駕駛果園解決方案之間存在諸多相似之處。二者均基于約翰迪爾第二代基礎(chǔ)技術(shù)套件打造，因此具備相同的算力、視覺處理單元、攝像頭和用戶界面。”果園方案中新增的激光雷達(dá)是兩套解決方案之間的主要差異。Cafiero表示：“激光雷達(dá)能夠獲取深度信息……從而實(shí)時(shí)規(guī)劃拖拉機(jī)的行駛路徑。換言之，行駛路徑并非通過預(yù)編程序進(jìn)行規(guī)劃，而是能夠在行進(jìn)過程中進(jìn)行微調(diào)。憑借這項(xiàng)技術(shù)，果園拖拉機(jī)就能夠沿著一行行果樹順暢行駛，準(zhǔn)確判斷果樹的位置，并有效區(qū)分障礙物與非障礙物。在果園這種密集且略顯混亂的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)這種精準(zhǔn)的分辨能力實(shí)屬不易。”該拖拉機(jī)使用的激光雷達(dá)傳感器由Ouster供應(yīng)。Cafiero表示：“這套機(jī)械在果園作業(yè)中為種植者帶來(lái)的價(jià)值遠(yuǎn)超傳感器的成本。”

3農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)為建筑、景觀應(yīng)用提供支持

鉸接式自卸卡車(ADT)是約翰迪爾針對(duì)建筑行業(yè)推出的首款自動(dòng)駕駛產(chǎn)品。這款針對(duì)采石場(chǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的ADT和農(nóng)業(yè)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)采用了相同的技術(shù)。安裝在車頂?shù)淖詣?dòng)駕駛技術(shù)堆棧包含6組立體攝像頭(共計(jì)12個(gè)攝像頭)、兩個(gè)VPU，以及兩個(gè)StarFire導(dǎo)航接收器，從而能夠提供全方位的視野。

盡管我們的自動(dòng)駕駛ADT已投入到客戶的實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，但該技術(shù)目前仍處于研發(fā)階段。負(fù)責(zé)約翰迪爾ADT和鏟土機(jī)系統(tǒng)業(yè)務(wù)的產(chǎn)品經(jīng)理Kasey Kelly表示：“我們的目標(biāo)是確保這些卡車在愛荷華州達(dá)文波特工廠出廠時(shí)就具備安裝自動(dòng)駕駛技術(shù)堆棧的條件。同時(shí)，我們還會(huì)繼續(xù)按照常規(guī)的開發(fā)周期推出新款卡車。因此，我們正在將該周期和自動(dòng)駕駛解決方案的研發(fā)周期進(jìn)行同步。”

用于商業(yè)景觀設(shè)計(jì)的全新零轉(zhuǎn)彎半徑割草機(jī)也采用了約翰迪爾的第二代自動(dòng)駕駛技術(shù)堆棧。這臺(tái)用電池供電的割草機(jī)配備了21.4 kWh電池、8個(gè)攝像頭、1個(gè)VPU和2個(gè)GPS定位接收器。每次充滿電最多可運(yùn)行10小時(shí)，且在240 V電源插座上充電6-8小時(shí)即可充滿。除了全自動(dòng)駕駛模式外，該割草機(jī)還具備人工控制模式。該產(chǎn)品將于2025年供客戶進(jìn)行測(cè)試。

Hindman表示，約翰迪爾始終將安全視為首要任務(wù)。尤其在商業(yè)景觀設(shè)計(jì)領(lǐng)域，由于機(jī)械與人的互動(dòng)更為頻繁，因此我們尤其重視自動(dòng)駕駛機(jī)械的安全問題。他表示：“我們?nèi)栽谘芯窟@款割草機(jī)的安全要求。正是因?yàn)榭赡芘c人頻繁互動(dòng)，這款產(chǎn)品的安全要求將會(huì)比其它產(chǎn)品更為嚴(yán)格。”

如何保障這款割草機(jī)的安全性?Blue River Technology的工程總監(jiān)Brad Powers告訴我們：“借助更多數(shù)據(jù)。這款割草機(jī)采用了人工智能或機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，因此，我們可以借助更多數(shù)據(jù)加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的訓(xùn)練，以提升其應(yīng)對(duì)高頻人機(jī)交互場(chǎng)景的能力。”而約翰迪爾從不缺乏數(shù)據(jù)。

Pell表示：“我們打造的技術(shù)堆棧能夠滿足各行各業(yè)在自動(dòng)駕駛技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)模型，以及數(shù)據(jù)方面的需求。例如，我們從一臺(tái)拖拉機(jī)上獲取的數(shù)據(jù)正被用于訓(xùn)練自卸卡車和割草機(jī)上的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。這種數(shù)據(jù)共享方式具有顯著優(yōu)勢(shì)，但收集數(shù)據(jù)、對(duì)其進(jìn)行標(biāo)注、并找出所有極端情況是一項(xiàng)艱巨的工作。我們不會(huì)僅憑公司的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)就推出這款自動(dòng)駕駛割草機(jī)，而是在最后階段進(jìn)行精調(diào)后再推出。不過，憑借我們龐大的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，我們有信心快速、安全、有效地進(jìn)入這些新市場(chǎng)。”