Intelligens digitális szemüveg a mezőgazdaságban

Az új ipari forradalomnak keretet adó Ipar 4.0 a mezőgazdaságban is elkezdődött. A digitális technika eszközeit és eljárásait a mezőgazdaság egyre nagyobb mértékben alkalmazza. Az „intelligens digitális szemüveg” új lehetőségeket nyit a mezőgazdasági gépgyártásban, a gépértékesítésben a gépek üzemeltetésében és az oktatásban.

1. kép. Google Glass elnevezésű intelligens digitális szemüveg kialakítása

Bevezetés, fogalmak

A fejlődés gyors világában új fogalmak, kifejezések használata terjed, amelyekről nem rendelkezünk pontos ismeretekkel. A gyors terjedés miatt fennáll annak a lehetősége, hogy ugyanazt a szókapcsolatot másképpen értelmezik és használják az emberek. A jelen műszaki cikkben használt néhány kifejezés fogalmának meghatározását röviden a következőkben foglaljuk össze.

Az Ipar 4.0 kifejezés a negyedik ipari forradalomra utalva az információs technológia és az automatizálás egyre szorosabb összefonódását, illetve ezen keresztül a gyártási módszerek alapvető megváltozását elhozó időszak összefoglaló neve. Az ipari forradalom az egész társadalmat és annak gazdaságát is megváltoztatja. A negyedik ipari forradalom alapja a digitalizáció és az adat, míg a számítógép csupán eszköz. Az információs társadalom szereplői az egyén által már-már kezelhetetlen nagyméretű adathalmazt állítottak, állítanak elő, amelyet gyűjtő fogalomként „big data”nak (nagy adat/halmaz/) neveznek.

Felhőalapú szolgáltatások alatt azt kell érteni, hogy az adatokat, szoftvereket nem helyi adathordozón, hanem egy szolgáltató eszközein (szerverein), az úgynevezett felhőben tárolják. A publikus vagy privát információkat, adatokat – akár feldolgozott formában – az internet segítségével tetszőleges eszközzel (pl. mobiltelefon, laptop, stb.) el lehet érni. A felhőalapú szolgáltatások az utóbbi években mindennapjaink részévé váltak, nem csak az iparban, hanem a mezőgazdaságban is. Mezőgazdaság 4.0 kifejezést szokás használni a mezőgazdaság digitalizálására. A mezőgazdaság a gazdaság egyik fő ága, amely élelmiszereket és ipari nyersanyagokat állít elő. A mezőgazdaság digitalizálásának eredményei elsősorban a precíziós gazdálkodás, a logisztika alkalmazásában és a termelési feladatokat ellátó eszközök működtetésének modernizálásában jelentkeznek. M2M (Machine to Machine), magyarul gép-gép közötti kommunikáció alatt azt értik, hogy a gépek az emberektől függetlenül képesek egymással „beszélgetni”, és hatékonyan át tudják venni az összetett folyamatok irányítását is. Így például a különböző gyártósoron dolgozó robotok önállóan képesek a szükséges alkatrészekkel kiszolgálni egymást, vagy a mezőgazdaságban a két traktor, egy gépkezelő rendszer (Fendt Guide Connect) esetén kommunikál a két traktoros gépcsoport. A gépek közötti kapcsolat több féleképen valósulhat meg: vezetékes összeköttetéssel, SIM-kártyás megoldással, mobilkommunikációs hálózattal, RFID rádiófrekvenciás azonosítással stb. IoT (Internet of Things), magyarul a ’dolgok internete’ kifejezés jelentése, hogy a gépek, a járművek, az eszközök kommunikációs szabványok segítségével kapcsolódnak az internetre és azon keresztül egymáshoz. Az IoT megvalósításához folyamatos internet kapcsolat szükséges, míg az M2M-hez nem szükséges az internet.

2. kép. Szerelési munkavégzés okosszemüveg használata mellett

Okoseszköz – olyan intelligens termék, amely képes környezetéről, állapotáról, működési jellemzőiről digitális jelzést küldeni felhasználójának, illetve a felhasználó feldolgozott digitális adatait fogadni, megjeleníteni és alkalmazni képes. Az okoseszközök fejlesztése az Ipar 4.0 kapcsán mindennapos feladattá vált. Az okoseszközök használatára példaként szolgálnak a különféle kialakítású intelligens digitális szemüvegek.

Real environment, magyarul valós környezet alatt az ember érzékszervei által érzékelhető (felfogható, megmérhető, meglátható), valós környezetet, annak tárgyait, jelenségeit értjük. Virtual environment magyarul virtuális, képzelt környezet a fiktív, kitalált, a hagyományos-fizikai valóságban nem létező környezetet és annak színlelt tárgyait, jelenségeit jelenti. Az emberi képzelet által kitalált, képzeletbeli tárgyakat, dolgokat, jelenségeket a digitális technika segítségével meg lehet jeleníteni.

Augmented reality (AR) magyarul kiegészített valóság alatt értjük, hogy a valósághoz – pl. fémmegmunkáló géphez – digitális eszközzel (okosszemüveggel) hozzárendelünk képzelt környezetet – pl. virtuális munkadarabot –, és így eldönthetjük a munkagép beállítását. Augmented virtuality (AV) magyarul kiegészített képzelet alatt értjük, hogy a digitális eszközzel (okosszeműveggel) megjelenített képzeletet – pl. egy műhelyt – kiegészítjük pl. elképzelt szerszámgépekkel, és így tervezzük meg a szerszámgépekkel felszerelt műhelyt. Mixed reality (MR) magyarul kevert valóság használata is terjed, amely a AR és AV kevert folyamatára, egyidejű alkalmazására utal.

3. kép. Munka megbeszélés okosszemüveggel szolgáltatott információk alapján

Google Glass

A Google Glass elnevezésű intelligens digitális szemüveg kifejlesztésének célja az volt, hogy a kiegészített valóságot (AR-t), illetve a kiegészített képzeletet (AV-t) megjelenítő fejre illeszthető kijelzőt hozzanak létre. A Google Glass prototípusát 2012-ben Amerikában egy Google-konferencián mutatták be. Ez az eszköz lényegében egy kisméretű androidos számítógép, amit egy szemüvegkeretbe építettek (1. kép).

A kijelző szerepét egy mini projektor tölti be, amelynek képét egy prizma segítségével a szemünk elé vetít. Az információk a szemünk előtt, az okostelefon kijelzőjén megjelenő adatokhoz és ikonokhoz hasonló formában jelennek meg. A kép kijelzése nem zavarja a látást, és nem takar ki semmit a szem látótérből.

Az okosszemüveg bekapcsolás után működtethető a jobboldali szemüvegszáron elhelyezett mini számítógép érintőfelületén (touchpaden) mutatóujj segítségével, vagy hangutasítások révén, amikor viselőjének mindét keze szabad marad. Az internethez csatlakozó Google Glass-nak sok funkciója van, használható például navigációra, telefonhívásokra, sms küldésre-fogadásra, emailek olvasására és küldésére stb. Ez az okosszemüveg videokamerával is rendelkezik, így akár fotókat vagy videókat is készíthetünk vele, és ezeket azonnal meg is oszthatjuk az interneten. Az android-rendszer révén pedig a további használati lehetőségek számát a rendelkezésre álló programok mennyisége korlátozza. A Google Glass mindennapi széleskörű utcai használatra nem terjedt el, elsősorban magas ára (kb. 1500 dollár), az akkumulátor rövid üzemeltetési ideje és az okostelefonok rohamos elterjedése miatt. Az Ipar 4.0 során az okosszemüvegek használata az iparban gyorsan terjed. A Google partnercégekkel együttműködve folyamatosan fejleszti az okosszemüveget és a szükséges szoftvereket az ipari, az egészségügyi, az oktatási a logisztikai, az élelmiszeripari, a mezőgazdasági gépipari stb. széles körű alkalmazások elősegítése érdekében. Az információs piacon ma már több cégcsoport intelligens digitális szemüvegével is találkozhat az érdeklődő. Az okosszemüveget nagyjából két éve olyan nagy cégek tesztelik és alkalmazzák (leginkább titokban), mint például a Boeing, a Samsung, az Opel, vagy a DHL.

4. kép. Pantera önjáró növényvédő permetezőgép számítógépes adatai

5. kép. Műveleti utasítás kérése gépkarbantartáskor

Intelligens digitális szemüveg a mezőgépgyártásban

A Google Glass alkalmazása a mezőgépgyártásban elkezdődött, ma még elsősorban logisztikai és összeszerelési tevékenységekhez használják. Az amerikai mezőgépgyártó AGCO csoport az elsők közé tartozik, akik a mezőgazdasági gépek összeszereléséhez intelligens digitális szemüveget alkalmaz. A munkás például a szemüveg segítségével látja az összeszerelési utasításokat, a műveletek végrehajtást kamerán keresztül ellenőrzi, dokumentálja a szemüveg, és ha szükséges, távoli videotámogatást kérhet a diszpécsertől (2 kép). Egy másik példa: az okosszemüveg lehetővé teszi a dolgozók számára, hogy a gép sorozatszámának beolvasása után, azonnal útmutatást kapjanak az adott gép felépítéséről, kézikönyv, kép, vagy video formájában (3 kép). Az intelligens digitális szemüveg használatával az AGCO több mint 30 százalékkal csökkentette az ellenőrzések időtartamát, és közel 25 százalékos időt takarított meg a nagy komplexitású gépegységek összeszerelése során. A munkások feladatául szolgáló szerelési műveletek betanítására fordított oktatási időszükséglet mintegy harmadára csökkent a digitális szemüveg alkalmazásának következtében.

6. kép. Hibahely keresése intelligens digitális szemüveg segítségével

7. kép. A mérési adat értékelése SmartService 4.0 rendszerrel

AMAZONE SmartService 4.0

A 2017. november 12÷18 között megrendezésre kerülő Agrotechnika kiállítás „Innovációs Díj” pályázatán ezüst díjazottak között szerepelt az AMAZONE SmartService 4.0 elnevezésű termék. A kiváló mezőgazdasági gépeiről ismert német vállalat, az Amazone Werke GmbH a szerviztechnikus szakemberek és a végfelhasználóknak szóló tanácsadásra multimédiás alapú, valós idejű támogatást nyújtó AMAZONE SmartService 4.0 elnevezésű rendszert hozott létre. Ez a termék elsők között használja az agrárágazatban az „intelligens digitális szemüveget”, amelynek segítségével a bonyolult mezőgazdasági gépek karbantartása könnyen elsajátítható és szakszerűen elvégezhető. Az Amazone ezen túlmenően először támogatja képzéseit a kiegészített valóságrendszer (AR) segítségével.

A számítógépes adatok felhasználásával létrehozott virtuális mezőgazdasági gép segítségével a vállalat szerviz technikusa irányíthatja a karbantartási vagy a javítási folyamatokat. Olyan összetett gép, mint például a Pantera önjáró növényvédő-permetezőgép megismerhető, és a szerelvények szerelése könnyen megtanulhatók (4. kép).

SmartService 4.0 rendszer használata

Az AMAZONE SmartService 4.0 rendszer támogatja az „intelligens digitális szemüveg” használatát (5. kép). A rendszer számítógépes program segítségével lehetőséget nyújt a karbantartáshoz, a gépjavításhoz szükséges információk átadására, és ha szükséges, a feladat megoldásához az Amazone szakemberével valós idejű kommunikáció lefolytatásához. A szemüvegkeretben elhelyezett mini computerrel interaktív hang- és képutasítás kérhető. A szerelő a bonyolult mezőgazdasági gépen a hiba helyét könynyen megtalálja az okosszemüvegen kivetített kép segítségével (6 kép). A javításkor mért adat számértékének helyességét gyorsan ellenőrizni lehet a szemüveggel lekérdezett szükséges mérési adattal (7. kép). Az elvégzett művelet helyességét a szemüvegkeretben elhelyezett mini kamera segítségével a számítógépes rendszer ellenőrizni is képes. A kifejlesztett speciális szoftver által az Amazone széleskörű kommunikációs lehetőséget és gépismertetéseket kínál a géptulajdonosok, kereskedők számára, amelyek világszerte többféle terminálon, például Android- vagy iOS-képernyőkön is elérhetők. Az intelligens digitális szemüveg agráriumban való további alkalmazási lehetőségeiről egy másik írásban számolunk be.

Dr. Varga Vilmos

SZIE Gépészmérnöki Kar

Járműtechnika Tanszék