HMI を使用してより良い農業システムを構築する方法

ロブ・シュピーゲル | 2023 年 5 月 19 日

農業技術は近年大きく進歩しました。 大規模な自動化プロジェクトにより、農業の生産性と予測可能性が向上しています。 ロボット工学や遠隔監視を含む新興システムにより、作物の植え付け、栽培、収穫から当て推量のかなりの部分が排除されています。

パンデミックにより、リモート アクセスの必要性とその開発が増加しました。 これは、旅行制限によりエンジニアが建設現場や工場を訪問することが困難になったパンデミック中に大きな利点であることが判明しました。

ヒューマン/マシン インターフェイス (HMI) は、農業の自動化において大きな役割を果たしてきました。 私たちは、EAO の産業および UX デザイン マネージャーである Dominique Burkard 氏に話を聞き、新しい HMI テクノロジーが農業をどのように未来に導くかについて詳しく聞きました。

Design News: HMI はスマート農業において特に大きな役割を果たしているようです。

ドミニク・バーカード: HMI は自動農業で使用され、機器を監視および制御し、農業をより効率的かつ生産的にします。 農業用車両や農業機械の操作の中心はユーザーです。 農業分野の複雑な制御システムは、さまざまな用途向けに設計されています。 それに応じて、HMI のプロパティに対する要求も高く、多岐にわたります。

農業用コックピットの大まかなコンセプト スケッチ。

DN: HMI はエンジニアが遠隔で操作を監視するのに役立ちますか? これはパンデミック中に必然的に起こった結果だったのでしょうか、それともテクノロジーは論理的にすでにその方向に進んでいたのでしょうか?

ドミニク・バーカード:デジタル化は、エンジニアが HMI を使用して遠隔から操作を監視および操作できるようにする上で、間違いなく重要な役割を果たしています。 私の観点からすると、パンデミックによりリモート アクセスの必要性と開発が増加したと思います。 これは、旅行制限によりエンジニアが建設現場や工場を訪問することが困難になったパンデミック中に大きな利点であることが判明しました。 ただし、業界でリモート アクセス機能が普及するにつれて、テクノロジは以前にもこの方向に移行しました。 HMI システムは、遠隔地のオペレータにリアルタイム データを提供し、予防保守システムを監視し、遠隔地から機器を制御できるようになりました。

レポート制御。

DN: HMI が産業運営の機能安全にどのように貢献できるかを説明します。

ドミニク・バーカード:機能安全は、ランダムな電子システムエラーによって引き起こされる許容できないリスクを許容できるレベルまで低減します。 ここで問題となるリスクは、人に傷害を引き起こす可能性のあるもの、つまり財産への損害ではありません。 機能安全とは、安全機能の正しい動作が監視されていることを保証するために、特定の基準を適用および遵守することを意味します。 エラーが発生した場合、システムは応答し、アプリケーションを停止するかユーザーに警告することで、アプリケーションを安全な状態に切り替えます。

従来の機構はスマートエレクトロニクスに置き換えられることが増えており、大型車両や特殊車両の機械式アクチュエータやインジケーターもスマートソリューションに置き換えられています。 CAN (コントローラー エリア ネットワーク) バス システムは、100 を超えるバス​​参加者を相互に接続できます。データと情報は共有ケーブルを介して送信されるため、ワイヤリング ハーネスの数、関連する重量、およびそれに伴うコストが削減されます。 同時に、これらのデータ バスは車両の技術的能力を拡張し、ユーザーとオペレーターの利益にもつながります。

欠点は、これらの電子機器の複雑化により、新たな種類の誤動作が発生する可能性があることです。 意図した情報を歪めるために必要なのは、デジタル データ転送中にビットが 0 から 1 に反転することだけであり、アプリケーションが意図しない状態に切り替わる可能性があり、安全コンポーネントが影響を受けると壊滅的な結果を招く可能性があります。 ここで機能安全が登場します。非常に複雑なアプリケーションだけでなく、窓開けや照明スイッチなどの単純なアプリケーションや一見重要ではないアプリケーションでもこの恩恵を受けることができます。

機能安全。

機能安全を備えたアプリケーション向けのシリーズ 09 Rugged CAN キーパッド。Rugged CAN キーパッドは高い信頼性を特徴とし、EN ISO 13849 PL d および ISO 26262 ASIL B 規格に準拠した機能安全向けに設計されています。 柔軟な照明を備えたこれらの堅牢な制御ユニットは、大型車両や特殊車両用途での使用に最適です。

DN: 特定のアプリケーションに対応するために検討しているカスタム設計にはどのようなものがありますか?

ドミニク・バーカード: HMI アプリケーションのカスタマイズされた設計や構成は、ますます主要なニーズとなっています。 ユーザーは、HMI システムを特定のアプリケーションに合わせてカスタマイズして、より効率的で使いやすいものにすることができます。 たとえば、HMI システムは特定のマシンを制御および監視するように設計でき、インターフェイスはそのマシンに関連するデータを表示するように設計されています。 カスタマイズされた HMI インターフェイスを使用して複数のマシンを統合することもできるため、オペレータは単一のインターフェイスからマシンを監視および制御できます。 スマート触覚 HMI はユーザーの作業を支援し、触覚的および視覚的なフィードバックを提供するため、プロセスのガイダンスやステータス表示として機能します。

09シリーズのEAOキーパッドなどの機能を備えたスマートHMIの例です。 これらの HMI は、適切な CANopen /J1939 インターフェイスを介して自由にプログラムできます。 カスタマイズされた HMI をさまざまな方法で使用する方法は次のとおりです。

HMIカスタム設計例。

カスタム設計の HMI のもう 1 つの例。

DN: HMI テクノロジーは今後どこへ向かうと思いますか?

ドミニク・バーカード:将来的には、デジタル化の進展により HMI テクノロジーも進化し続け、リアルタイム データ、ネットワーキング、拡張現実がより大きな役割を果たすようになるでしょう。 HMI インターフェイスは、音声認識や自然なジェスチャーなどの機能、または手と目による複数の入力オプションの組み合わせなど、状況に応じたカスタマイズの点でさらにユーザーフレンドリーになります。 HMI 人工知能の統合により、オペレーターはデータ分析に基づいて、より多くの情報に基づいた意思決定を行うことができます。 さらに、HMI テクノロジは、機能とプロセスがますます相互接続され、対話の自動化と制御が強化されるインテリジェント システムの開発において重要な役割を果たします。

将来的にもハプティックスイッチが存在するかどうかという質問については、スマートタッチ操作とハプティック要素（特に安全関連機能）が混在するものと想定しています。 私の観点と経験からすると、プッシュボタンを押して感じること以上に優れた触覚と聴覚のフィードバックはありません。

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