Разработка экспериментальной универсальной роботизированной платформы

Исследования проводили с целью оптимизации конструктивных параметров экспериментальной универсальной роботизированной сельскохозяйственной платформы для снижения энергозатрат. На основе анализа существующих решений была создана платформа на гусеничном шасси с использованием бесколлекторных электродвигателей постоянного тока и литий-ионных аккумуляторов. В ходе лабораторных испытаний измеряли ее потребляемую мощность при различных нагрузках (0 кг, 50 кг, 100 кг, 150 кг) и на разных типах поверхностей (твёрдая – бетонный пол лаборатории; мягкая – почва специально подготовленной грунтовой площадки, имеющие модуль упругости 40 и 1,3 МПа соответственно). С ростом нагрузки в рассматриваемом диапазоне на твёрдой поверхности происходило линейное увеличение потребляемой мощности со 192 Вт до 356 Вт. Разница в потребляемой мощности, в зависимости от типа поверхности составила всего 1…2 %, что свидетельствует о высокой энергоэффективности платформы на вспаханной почве, достигаемой благодаря оптимизации конструктивных параметров гусеничного шасси. Общая потребляемая мощность платформы находится в диапазоне 200…550 Вт, что позволяет эффективно выполнять ряд сельскохозяйственных задач. Давление на почву не превышает 7 кПа, что предотвращает её переуплотнение. Результаты исследования подтверждают соответствие фактических характеристик платформы расчётным значениям и демонстрируют её стабильную работу при различных нагрузках и условиях, так в исследуемых режимах максимальное потребление составило 510 Вт, или 51 % от номинальной мощности, что предоставляет ощутимый запас для работы в реальных полевых условиях.

1. Обоснование параметров робототехнического средства с опрыскивателем и модулем магнитно-импульсной обработки растений в садоводстве / А. Ю. Измайлов, Д. О. Хорт, И. Г. Смирнов и др. // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. № 1. С. 3–10. doi: 10.22314/207375992017.1.310.

2. A review of core agricultural robot technologies for crop productions / Q. Yang, X. Du, Zh. Wang, et al. // Computers and Electronics in Agriculture. 2023. Vol. 206. Article 107701. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168169923000893 (дата обращения: 20.09.2024).

3. Responsible development of autonomous robotics in agriculture / D. Ch. Rose, J. Lyon, A. De Boon, et al. // Nature Food. 2021. Vol. 2. No. 5. P. 306–309. doi: 10.1038/s43016-021-00287-9.

4. Модернизация конструкции мобильного роботизированного опрыскивателя / А. С. Дорохов, Р. С. Федоткин, В. А. Крючков и др. // Инновации в сельском хозяйстве. 2019. № 3 (32). С. 177–185.

5. Беспилотный электроагрегат для обработки сельскохозяйственных культур холодным туманом / А. В. Линенко, А. И. Азнагулов, Т. И. Камалов и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 5 (85). С. 136–139.

6. Поддубный В. И., Warkentin A. Мехатронная модель колесного трактора для исследования устойчивости движения и управляемости // Вестник КраГАУ. Техника. 2008. № 2. С. 228–232.

7. Effects of soil compaction on cereal yield: A review / A. Nyeki, G. Milics, A. J. Kovacs, et al. // Cereal Research Communications. 2017. Vol. 45. No. 1. P. 1–22. URL: https://akjournals.com/view/journals/0806/45/1/article-p1.xml (дата обращения: 20.09.2024).

8. Годжаев З. А., Погожина А. М. Перспективы развития ходовых систем современных мобильных энергосредств сельскохозяйственного назначения // Тракторы и сельхозмашины. 2018. № 5. С. 76–84.

9. К вопросу создания экологически безопасных всесезонных автомобилей сельскохозяйственного назначения / З. А. Годжаев, А. Ю. Измайлов, Н. Е. Евтюшенков и др. // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 3. С. 48–52.

10. Гридин В. М. Бесконтактные двигатели постоянного тока с дискретным управлением и модуляцией тока по положению ротора // Электричество. 2021. № 3. С. 60–64. doi: 10.24160/0013-5380-2021-3-60-64.

11. Kommula B. N., Kota V. R. An effective sustainable control of brushless DC motor using firefly algorithm – artificial neural network based FOPID controller // Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2022. Vol. 52, Part B. Article 102097. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2213138822001497 (дата обращения: 20.09.2024).

12. Рипная М. М., Балакай М. А. Экологическая безопасность при обращении с отработанными свинцовыми аккумуляторами // Актуальные экологические проблемы и экологическая безопасность в современных условиях: Сборник статей II международной научно-практической конференции, Саратов, 25–27 октября 2023 года. Саратов: Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова, 2023. С. 341–345.

13. Семенов В. К., Белкин А. Е. Экспериментальное исследование гистерезисных свойств протекторных резин в условиях циклического нагружения, характерного для автомобильных шин // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2013. № 2. С. 9–14.