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駕駛機(jī)械。

約翰迪爾(John Deere)在拉斯維加斯舉辦的2025年國際消費(fèi)電子展(CES 2025)上展示了多款新一代自動駕駛技術(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)險的加利福尼亞州吉爾羅伊測試中心，提前體驗這些技術(shù)和機(jī)械。當(dāng)天現(xiàn)場空氣中彌漫著濃郁的蒜香。

約翰迪爾的專家堅信，自動駕駛技術(shù)有助于解決田間作業(yè)、果園作業(yè)、采石場作業(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，再加上農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)和專業(yè)園藝行業(yè)面臨嚴(yán)重的勞動力短缺，非公路行業(yè)的自動駕駛技術(shù)迎來蓬勃發(fā)展。

在吉爾羅伊市舉辦的CES展前發(fā)布會上，約翰迪爾高級副總裁兼首席技術(shù)官Jahmy Hindman表示公司即將推出一系列最新的自動駕駛機(jī)械，包括大規(guī)模農(nóng)業(yè)作業(yè)拖拉機(jī)、高價值作物耕作拖拉機(jī)、鉸接式自卸卡車(ADT)和純電動割草機(jī)。這些機(jī)械產(chǎn)品沿用了公司三年前推出首款自動駕駛拖拉機(jī)時展示的多項技術(shù)，并不斷對其迭代改進(jìn)。Hindman指出，“我們提供的是全自動化解決方案，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)互動仍然是必不可少的。目前的人機(jī)互動是通過一個移動設(shè)備上的操作中心完成的。對客戶而言，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)?！?/p>

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)自動駕駛拖拉機(jī)采用了第二代自動駕駛套件。

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)計一個新的技術(shù)堆棧呢?因為最初的技術(shù)堆棧僅用于驗證自動駕駛技術(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，無法拓展至更多應(yīng)用場景。”

Pell解釋說，第一代技術(shù)堆棧中的立體攝像頭采用了剛性設(shè)計，因此能夠在振動、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)的距離上精確測量深度，就需要增加攝像頭之間的距離，然而這樣做就會面臨機(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，而且攝像頭的相對位置并非完全固定，能夠?qū)崟r調(diào)整位置和方向。每次獲取圖像時，我們都會持續(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?！?/p>

新型攝像頭陣列的另一個優(yōu)勢在于容易維修。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?！芭f設(shè)計的問題在于，前置攝像頭的線纜必須穿過整個引擎蓋，這導(dǎo)致鋪設(shè)線纜需要長達(dá)16個小時。若線纜磨損或斷裂，就需要花費(fèi)很長時間進(jìn)行維修。相比之下，新套件的維修時間非常短。”

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，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，就無需采用激光雷達(dá)，因為攝像頭更容易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，具有更高的成本效益?！?/p>

與配備12個攝像頭的第一代產(chǎn)品相比，新二代產(chǎn)品配備16個獨(dú)立攝像頭，每4個組成一個陣列，可提供環(huán)繞拖拉機(jī)的360度視野。Pell表示，公司采用兩臺英偉達(dá)Orin專用處理器驅(qū)動其自主研發(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，約翰迪爾采用兩個被動散熱式VPU處理16個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，公司計劃于2030年前在美國建立一個全自動化的玉米和大豆農(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(19公里/小時)。我們的目標(biāo)是設(shè)計一個兼容多種農(nóng)具的通用設(shè)備，并實現(xiàn)拖拉機(jī)所有主要作業(yè)的自動化，而不僅僅是單一作業(yè)的自動化。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距離。此外，拖拉機(jī)在出廠時就預(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。針對地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足的農(nóng)村地區(qū)，約翰迪爾還會在駕駛室頂部安裝星鏈終端，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)保障。系統(tǒng)會根據(jù)實時信號強(qiáng)弱自動選擇哪種信號。

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，整個安裝過程大約需要8小時。對于已配備所有布線系統(tǒng)的2025款拖拉機(jī)，安裝過程就簡單多了，只需將四個攝像頭陣列固定在駕駛室頂部并與線束連接即可，因此耗時也更短。

Pell表示，“多年來，我們一直在進(jìn)行機(jī)械自動化的準(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)都直接具備自動駕駛功能?！?/p>

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，自動駕駛作業(yè)面積累積超過50,000英畝?！彼赋?，第一季度約有15位客戶使用了35臺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(4.0公里/小時)的速度進(jìn)行長達(dá)10小時的重復(fù)噴灑作業(yè)，并在一個生長季節(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)確性可能會受到影響。此外，果樹也會影響果園自動駕駛套件的技術(shù)配置。

約翰迪爾針對果園打造的5ML低矮型多功能自動駕駛拖拉機(jī)同時利用了攝像頭和激光雷達(dá)傳感器，并通過降低三個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激光雷達(dá)傳感器和三個攝像頭，而兩側(cè)的傳感器陣列均包含一個激光雷達(dá)和兩個攝像頭。此外，速率控制器也是實現(xiàn)果園自動駕駛的關(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)值作物自動駕駛業(yè)務(wù)總監(jiān)Igino Cafiero表示：“自動駕駛耕作解決方案與自動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……從而實時規(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，實現(xiàn)這種精準(zhǔn)的分辨能力實屬不易?！痹撏侠瓩C(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)中為種植者帶來的價值遠(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)是約翰迪爾針對建筑行業(yè)推出的首款自動駕駛產(chǎn)品。這款針對采石場應(yīng)用設(shè)計的ADT和農(nóng)業(yè)自動駕駛系統(tǒng)采用了相同的技術(shù)。安裝在車頂?shù)淖詣玉{駛技術(shù)堆棧包含6組立體攝像頭(共計12個攝像頭)、兩個VPU，以及兩個StarFire導(dǎo)航接收器，從而能夠提供全方位的視野。

盡管我們的自動駕駛ADT已投入到客戶的實際運(yùn)營中，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)文波特工廠出廠時就具備安裝自動駕駛技術(shù)堆棧的條件。同時，我們還會繼續(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駕駛解決方案的研發(fā)周期進(jìn)行同步?！?/p>

用于商業(yè)景觀設(shè)計的全新零轉(zhuǎn)彎半徑割草機(jī)也采用了約翰迪爾的第二代自動駕駛技術(shù)堆棧。這臺用電池供電的割草機(jī)配備了21.4 kWh電池、8個攝像頭、1個VPU和2個GPS定位接收器。每次充滿電最多可運(yùn)行10小時，且在240 V電源插座上充電6-8小時即可充滿。除了全自動駕駛模式外，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)計領(lǐng)域，由于機(jī)械與人的互動更為頻繁，因此我們尤其重視自動駕駛機(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。正是因為可能與人頻繁互動，這款產(chǎn)品的安全要求將會比其它產(chǎn)品更為嚴(yán)格?！?/p>

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)對系統(tǒng)的訓(xùn)練，以提升其應(yīng)對高頻人機(jī)交互場景的能力。”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，但收集數(shù)據(jù)、對其進(jìn)行標(biāo)注、并找出所有極端情況是一項艱巨的工作。我們不會僅憑公司的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)就推出這款自動駕駛割草機(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，我們有信心快速、安全、有效地進(jìn)入這些新市場。”