Vai mašīna mežā aizstās cilvēku?

Pērn gada nogalē Zviedrijas pilsētā Upsalā notika Zviedrijas mežzinātnes institūta "Skogforsk" organizētais Tehniskās sadarbības grupu pārskata seminārs, kur dažādo darba grupu pārstāvji iepazīstināja ar jaunumiem meža mašīnu un ar tām saistīto ekosistēmu attīstībā. Seminārā piedalījās un jaunākās atziņas atveda akciju sabiedrības Latvijas valsts meži (LVM) attīstības eksperts Armands Berķis, kurš labprāt dalījās ar redzēto un dzirdēto par jaunākajām tendencēm un inovācijām mežsaimniecības jomā.

AutoPlant – autonoma meža atjaunošanas mašīna

Viena no plašāk apspriestajām tēmām seminārā bija autonoma jeb patstāvīga meža atjaunošanas mašīna. Tā nav zinātniskā fantāzija, bet realitāte, kurai Zviedrijas inovāciju biroja paspārnē, sadarbojoties Bracke Forest, Skogforsk, Lūleo tehnoloģiju universitātei, SCA, Sodra, Holmen, Sveaskog un Zviedrijas meža tehnoloģiju klasterim, ir izstrādāts šādas mašīnas fiziskais koncepts.

Projektā AutoPlant tiek izmantotas gandrīz visas tehnoloģiskās inovācijas: mākslīgais intelekts, apjomīgi dati, 5G, attālā izpēte, robotizācija, elektriskie auto un autonomā mobilitāte.

Pilnībā realizējot visu sākotnēji iecerēto, mežu atjaunos autonoma vai daļēji attālināti vadāma, pilnībā elektriska mašīna, kas, izmantojot datus no harvestera produkcijas failiem, reljefa datus, augšņu kartes, gruntsūdens kartes, pati izplānos, kurā vietā, cik un kādas sugas stādi platībā jāiestāda, izrēķinās labākos pārvietošanās maršrutus, sagatavos augsni un iestādīs, pati papildinot stādu krājumus ar izcirtumā iepriekš aprēķinātās vietās atstātiem stādiem. 

Iespējams, mašīnas mezglus eļļos smērvielas, kas veidotas uz ūdens bāzes, bet hidrauliskajās iekārtās hidrauliskās eļļas vietā tiks izmantots glicerīns.

Izstrādājot šādas tehnikas konceptu, tai tika izvirzītas vairākas prasības:

• tai jāpalīdz izaudzēt jaunu mežu ātrāk un labāk (pareizi izvēlētas stādvietas, augsts stādu saglabāšanās īpatsvars);
• tai jābūt energoefektīvai (mazāka mašīna, mazāka jauda un augstāka precizitāte);
• mazāk jāietekmē meža vide un augsne (mazāk traucēt apkārtējai videi un cilvēkiem, kuri uzturas mežā);
• jāuzlabo darba vide (mazāk vibrāciju un piepūles);
• mašīnas operatoram nav jāstrādā garas maiņas nomaļās vietās, var apvienot darbu un brīvo laiku; tas piesaistītu darbam mežā arī cilvēkus, kuri turp iepriekš nav tiekušies.

Mašīnas platforma patapināta no lauksaimniecībai izstrādāta elektriskā traktora koncepta, bet kā augsnes gatavošanas/stādīšanas agregātu paredzēts izmantot zviedru uzņēmuma Bracke izstrādāto kausu, urbi vai skarificētāju, ko vadīs ar mākslīgā intelekta algoritmu palīdzību.

Izcirtuma augsnes gatavošanas un stādīšanas plānu aprēķina ar īpaši veidotas programmas (Pathfinder) palīdzību, apvienojot datus no harvestera produkcijas failiem ar zemes reljefa modeli, gruntsūdeņu un augšņu kartēm. Pirmajos soļos iegūst nepieciešamo stādu skaitu sadalījumā pa sugām un vietām. 

Nākamajā solī, ievērojot mašīnas parametrus, stādu konteinera ietilpību, stādu uzglabāšanas vietas un reljefa īpatnības, izveido mašīnas pārvietošanās plānu.

Orientēties apvidū palīdz sensoru sistēmas un globālā navigācijas sistēma, sava vieta ir arī 5G tehnoloģijām, kas nodrošina mašīnas komponenšu saskanīgu darbību un mašīnas vadību. Mākslīgais intelekts izvēlas labāko stādvietu, un sistēma saglabā informāciju par to, kas un kur ir iestādīts.

Projekta darbi sadalīti sešās darba pozīcijās: projekta vadība un komunikācija, sistēmanalīze, augsnes gatavošana un stādīšana, sensoru sistēmas, vadības sistēmas, mašīnu platformas un integrācija, lauka testi. 

Šāda pieeja ļauj risināt dažādo sistēmu komponenšu problēmas atsevišķi citu no citas, piemēram, augsnes gatavošanas un stādīšanas jautājumi risināmi un iegūtie rezultāti izmantojami uzreiz, kā arī jebkur citur, ne tikai šim projektam, negaidot, kamēr cita grupa būs tikusi galā ar, piemēram, sensoru vai vadības sistēmu attīstīšanu. Ja ir gatava vadības sistēma, to var izmantot kādā neatkarīgā meža mašīnu platformā u. tml.

Pirmie integrācijas testi lauka apstākļos jau ir notikuši, t. i., pārbaudīts, cik veiksmīgi sadarbojas sistēmas dažādās komponentes. Diemžēl neko daudz vairāk projekta grupas dalībnieki pagaidām neatklāj.

Elektromobiļi ne tikai uz ceļa, bet arī mežā

Viena no tēmām, kas tika skatīta seminārā, bija par meža mašīnu elektrificēšanas iespējām, jo klimata pārmaiņas, uzņemtie kursi uz zaļās enerģijas izmantošanu nenovēršami liek domāt, kā elektrificēt to, kas līdz šim – dažādu apsvērumu dēļ – vēl nav elektrificēts, piemēram, meža tehnika. 

Šo mašīnu elektrifikācija izmanto pieredzi, kas iegūta, ar elektrisko piedziņu aprīkojot lauksaimniecības tehniku. Lauksaimniecībā liela vērība tiek veltīta autonomu mašīnu radīšanai, un kāpēc gan šīs zināšanas nepārnest uz meža mašīnām?

Zviedrijas uzņēmums RISE Jordbruk och livsmedel kādā piena lopu saimniecībā aizstāja tajā izmantoto ierasto 160 kW dīzeļdzinēja traktoru ar divām autonomām elektriskajām mašīnām (36 kW, 113 kW). 

Tādējādi izmaksas samazinājās par 15%, enerģijas patēriņš – par 58%, CO2 izmeši – par 92%, svars par 70%, nebija nekādu lokālu izmešu un zemāks trokšņa līmenis.

Iegūtā pieredze uzņēmumam ļauj domāt tālāk un risināt problēmas, ar kurām varētu saskarties elektrificētās meža mašīnas. 

Lielākais izaicinājums – kā nodrošināt tukšo bateriju uzlādi vai nomaiņu.

Šai problēmai ir vairāki risinājumi:

• viena liela baterija, ar ko pietiek vienai pilnai maiņai. Tā tiek nogādāta objektā, un no tās pārmaiņus tiek lādētas divas mazākas baterijas;
• vai arī objektā nogādā pietiekami daudz uzlādētu bateriju. Pēc izlietošanas darba dienas beigās tās tiek aizvestas lādēties. Jautājums: kam pieder baterijas un kurš tās pārvieto;
• ar biodegvielu darbināms ģenerators vai degvielas šūna, kas novietota pie objekta un pārmaiņus lādē divas mazākas baterijas;
• ar elektrisku transmisiju aprīkota hibrīda mašīna, kuras bateriju uzlādē ar ģeneratoru vai no degvielas šūnas.

Mākslīgā intelekta vadīts manipulators

Seminārā būtiska vieta bija darbu automatizācijas jautājumu risināšanai, kas ir nākotne arī mežā. Uzņēmums Troëdsson Forestry Teleoperation Lab meklē risinājumus, kā automatizēt forvardera manipulatora darbības. Atšķirībā no citiem risinājumiem šajā mākslīgais intelekts analizē attēlus, kas uzņemti ar stereokameru, jo uzdevums ir ne tikai atpazīt satveramo stumbru, bet arī noteikt satvērējmehānisma atrašanās vietu. Konceptuālais modelis darbojas, laiks pāriet pie nākamajiem soļiem tā attīstībā.

Jaunas acis PlantmaX stādīšanas mašīnai

Seminārā tika apspriesta arī pirms kāda laika video rullīšos manītā, taču dabā tā arī neredzētā meža stādīšanas mašīna PlantmaX, kas tikusi pie acīm. 

Tā aprīkota ar fotokameru un mākslīgo intelektu, kas sekundes desmitdaļā izlemj, vai konkrētā vieta ir piemērota stāda iestādīšanai, vai tomēr jāstāda nedaudz tālāk vai tuvāk.

Divas tādas stādīšanas mašīnas patlaban ir zviedru privātā meža īpašnieka, kompānijas Holmen Skog īpašumā – viena ir Zviedrijā un otru nodarbina Holmen īpašumos Dienvidamerikā. Šis uzņēmums pēc apsaimniekojamās platības ir salīdzināms ar LVM.

5G ieviešanas iespējas mežā

Arī Zviedrijā – jo dziļāk mežā, jo mazāk interneta. Taču, lai varētu izmantot visas tās tehnoloģijas un iespējas, kas jau ir un kuras vēl tiks izgudrotas, nepieciešams 5G. Kā to ieviest?

Risinājumi ir dažādi, tehnoloģiski samērā sarežģīti, tādēļ netiek izslēgta iespēja izmantot ASV kompānijas SpaceX Starlink satelītu internetu.

Atsevišķu koku izstrādes iespējas, izmantojot dronu

Zviedrijā arī ir aktuāls jautājums par meža apsaimniekošanu vietās, kur tā nepieciešama īpaši saudzīga, piemēram, aizsargājamās teritorijās u. tml. Tādu jautājumu risināšanai tiek izskatītas pat neprātīgākas idejas, jo katrā no tām var būt kripatiņa patiesības. Tā ir arī ar ideju saudzīgai meža apsaimniekošanai un kopšanas cirtēs izmantot dronus. 

Droniem būs arvien lielāka nozīme mežsaimniecībā - ne tikai datu ieguvē, bet arī izmantošanai meža darbos.

Foto: No "Agro Tops" arhīva / Latvijas Mediji

Jau ir izstrādāts un izmēģināts prototips, kas aprīkots ar harvestera galvu, taču, lai saprastu, cik lietderīgi ideju attīstīt tālāk, Skogforsk pētnieki veikuši simulētā koncepta analīzi, izvērtējot, cik un kur šādu tehnoloģiju būtu vērts izmantot.

Ekonomiskais ieguvums no šāda koncepta būtu dronu izmantot atsevišķās audzēs, ja pievešanas attālums ievērojami atšķiras no tiešā attāluma līdz ceļam, kā arī tad, ja izcērtamā krāja ir neliela un audze iepriekš ir bijusi kopta.

Tomēr ir arī daudz vēl neskaidru lietu, piemēram, kā atrast bojātos kokus, jo no augšas tos grūti ieraudzīt, kā rīkoties ar kokiem, kuriem ir vairākas galotnes, kādas iespējas izmantot metodi stāvotās audzēs, kā izveidot darba uzdevumu un kā optimizēt sortimentu iznākumu.

Vēl pastāv arī vairāki iespējamās darbības modeļi, kas sastāv no vienas vai divām mašīnām – tikai drons vai drons ar harvesteru vai ar forvarderu.