Разработка роботизированного буртоукладчика с цифровой системой автоматизированного движения для закладки на хранение картофеля и овощных культур

Автоматизация процесса закладки картофеля и овощных культур на хранение является значимым фактором увеличения производительности производства. В статье выполнено теоретическое моделирование функциональных параметров роботизированного буртоукладчика. На основании полученных моделей разработан роботизированный буртоукладчик с цифровой системой автоматизированного движения, разработку которой выполняли с использованием методов классической и земледельческой механики, систем автоматизированного проектирования с пакетами прикладных программ Solidworks и «Компас». Для снижения контактного напряжения клубня картофеля при его сходе с поверхности транспортерной ленты роботизированного буртоукладчика необходимо предусмотреть наличие устройства для гашения энергии падения клубней на поверхность хранилища. Выполнено теоретическое моделирование гасителя энергии при закладке на хранение картофеля. Рабочая поверхность гасителя колебаний выполнена из резинотехнического материала и представляет собой нелинейную упругую поверхность, имеющую возможность восстанавливаться после деформации. Для рабочего состояния взаимодействия клубня картофеля с гасителем энергии падения максимальное контактное напряжение во время процесса падения клубня составляет 0,107 МПа, а смещение при падении – 33 мм. Для проверки разработанных алгоритмов функционирования цифровой системы автоматизированного движения роботизированного комплекса машин для закладки на хранение картофеля и овощных культур проведены экспериментальные исследования по выполнению технологического процесса движения по хранилищу с определением основных показателей оценки качества и работоспособности машины. Определены результаты оценки обнаружения клубней картофеля в хранилище для развернутой модели искусственной нейронной сети: точности (Т = 93,9 %), достоверности (Р = 98,2 %), уровня полноты (П = 94,8 %) и оценки (F1 = 96,5 %), а также зависимости обнаружения клубней картофеля в хранилище при точности заглубления, точности построения траектории движения машины при естественном и искусственном освещении.

1. Erokhin M. N., Dorokhov A. S., Sibirev A. V., Aksenov A. G., Mosyakov M. A., Sazonov N. V., Godyaeva M. M. Development and Modeling of an Onion Harvester with an Automated Separation System. AgriEngineering. 2022;4(2):380–399. DOI: https://doi.org/10.3390/agriengineering4020026

2. Измайлов А. Ю., Колчин Н. Н., Лобачевский Я. П., Кынев Н. Г. Современные технологии и специальная техника для картофелеводства. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2015;(3):43–47. Режим доступа: https://www.vimsmit.com/jour/article/viewFile/67/23 EDN: TTLVUJ

3. Guo H., Lu H., Gao G., Wu t., Chen H., Qiu Z. Design and Test of a Levelling System for a Mobile Safflower Picking Platform. Applied Sciences. 2023;13(7):4465. DOI: https://doi.org/10.3390/app13074465

4. Пономарев А. Г., Колчин Н. Н., Зернов В. Н., Петухов С. Н. Селекции и семеноводству картофеля необходима механизация. Картофель и овощи. 2017;(3):22–24. Режим доступа: http://potatoveg.ru/wp-content/uploads/2018/04/3_2017.pdf

5. Краснощеков Н. В. Агроинженерная стратегия: от механизации сельского хозяйства к его интеллектуализации. Тракторы и сельхозмашины. 2010;(8):5–8. Режим доступа: https://journals.eco-vector.com/0321-4443/article/view/68902/ru_RU#!

6. Дорохов А. С., Аксенов А. Г., Сибирёв А. В., Мосяков М. А. Аналитические исследования машинно-технологических комплексов для сорто-фитопрочистки посадок картофеля и овощных культур в селекции и семеноводстве. Аграрный научный журнал. 2022;(4):76–82. DOI: https://doi.org/10.28983/asj.y2022i4pp76-82 EDN: DHXNNI

7. Jahanbakhshi A. Determine some engineering properties of snake melon (cucumis melo var. flexuosus). Agricultural Engineering International: The CIGR Journal. 2018;(20):171–176. URL: https://www.semanticscholar.org/paper/Determine-someengineering-properties-of-snake-melo-Jahanbakhshi/86e61051046dbacb1057bffeb56f90a49f97ef5c

8. Lehnert С., McCool Ch., Sa I., Perez T. Performance improvements of a sweet pepper harvesting robot in protected cropping environments. Journal of Field Robotics. 2020;37(7):1197–1223. DOI: https://doi.org/10.1002/rob.21973

9. Qin Z., Xiaoliang Y. U. E., Bin L. I., Xianping J., Zheng X., Can X. U.Motion planning of picking manipulator based CTB_RRT algorithm. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery. 2021;52(10);129–136. URL: https://www.nyjxxb.net/index.php/journal/article/view/1252

10. Klose R., Penlington J., Ruckelshausen A. Usability study of 3D time-of-flight cameras for automatic plant phenotyping. Bornimer Agrartechnische Berichte. 2009;69:93–105. URL: https://www.researchgate.net/publication/285737807_Usability_study_of_3D_Time-of-Flight_cameras_for_automatic_plant_phenotyping

11. Li J. 3D Machine Vision System for Robotic Weeding and Plant Phenotyping. Ph.D. Thesis, Iowa State Universtiy, Ames, IA, USA. 2014. URL: https://dr.lib.iastate.edu/entities/publication/032b1abf-6350-45d9-8402-ed11da2c4bd5

12. Сазонов Н. В., Мосяков М. А., Тетерин В. С., Панферов Н. С., Годяева М. М., Трунов М. С. Показатели качества работы автоматизированной машины для ухода за растениями картофеля в селекции и семеноводстве. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2024;18(1):60–67. DOI: https://doi.org/10.22314/2073-7599-2024-18-1-60-67 EDN: MAJKHM

13. Лобачевский Я. П., Лачуга Ю. Ф., Измайлов А. Ю., Шогенов Ю. Х. Научно-технические достижения агроинженерных научных организаций в условиях цифровой трансформации сельского хозяйства. Техника и оборудование для села. 2023;(4(310)):2–5. DOI: https://doi.org/10.33267/2072-9642-2023-4-2-5 EDN: KIGZDF

14. Казаков С. С., Живаев О. В., Никулин А. В. Конструкционные пути снижения повреждаемости клубней посадочного картофеля при работе цепочно-ложечного высаживающего аппарата. Тракторы и сельхозмашины. 2019;(3):29–34. DOI: https://doi.org/10.31992/0321-4443-2019-3-29-34 EDN: ARTNCV

15. Лобачевский Я. П., Дорохов А. С. Цифровые технологии и роботизированные технические средства для сельского хозяйства. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021;15(4):6–10. DOI: https://doi.org/10.22314/2073-7599-2021-15-4-6-10 EDN: YFRZDV.