CC BY
51
12 Kochetov I.S. Pochvozashchitnaya rol' polevykh kul'tur [ Soil-conserving role of field crops]. Zemledelie. 2000. No. 3 16. (In Russian)
13 Nartsissov, V.P. Nauchnye osnovy sistem zemledeliya [Scientific fundamentals of farming systems]. Moscow: Kolos, 1976: 336. (In Russian)
14 Demikhov V.T., Dolganova M.V., Khorina E. V., Chuchin D.I. Erozi-onnye svoistva pochv Bryanskoi oblasti. Monografiya [Erosion
properties of soils in Bryansk Region. Monograph]. Bryansk: OOO «Ladomir», 2015: 184. (In Russian)
15 Kalinin A.B., Ustroev A.A., Murzaev E.A., Teplinskij I.Z. Experimental model of the system for sowing the green manure seeds on the formed surface. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2019. 2(99): 148-157 (In Russian)
УДК 007.52: 631.58:634.8 DOI 10.24411/0131-5226-2019-10189
АНАЛИЗ РОБОТИЗИРОВАННЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ Э.А. Папушин, канд. техн. наук
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
Для перехода к интеллектуальным технологиям в растениеводстве необходимо решить задачи автоматизации и роботизации наиболее трудоемких операций. В статье приведён анализ современных робототехнических средств для внесения удобрений. В нашей стране работы по роботизации технологии точного земледелия проводятся в Федеральном научном агроинженерном центре ВИМ, Всероссийском научно-исследовательском институте агрохимии имени Д.Н.Прянишникова, Институте почвоведения и агрохимии Сибирского отделения РАН, в некоторых других исследовательских центрах. За рубежом разработчики добились определённых успехов в данном направлении - созданы роботы, способные самостоятельно передвигаться, вносить удобрения, и производить посев. Однако для их широкого внедрения ещё необходимо решить ряд вопросов, связанных с особенностями сельскохозяйственного производства в целом и органического земледелия в частности. Это требует приложения совместных усилий инженеров и учёных в проведении дополнительных исследований.
Ключевые слова: робот, внесение удобрений, цифровое сельское хозяйство, интеллект, управление.
Для цитирования: Папушин Э.А. Анализ роботизированных средств для внесения удобрений // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019. № 3(100). С 88-93
SURVEY OF ROBOTIC TOOLS FOR FERTILIZER APPLICATION E. A. Papushin, Cand.Sc (Engineering)
Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia
To switch to intelligent technologies in crop production, the problems of automation and robotisation of the most labor-intensive operations need to be addressed. The article deals with the survey results of modern robotic means for fertilizer application. In our country, several research centers are engaged in the study of robots used in precision farming technologies, namely Federal Scientific Agroengineering Center VIM, D.N. Pryanishnikov All-Russian Research Institute of Agrochemistry, the Institute of Soil Science and Agrochemistry of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, and others. Overseas, the designers have achieved certain success in this field - the robots have been created, which are self-driving and can perform fertilizing and seeding on their own. However, for their widespread adoption it is still necessary to address a number of issues associated with the specific characteristics of agricultural production in general and organic farming in particular. This requires the combined efforts of engineers and scientists in conducting the additional research.
Key words: robot, fertiliser application, digital farming, intelligence, control.
For citation: Papushin E.A. Survey of robotic tools for fertiliser application. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2019. 3(100): 88- 93 (In Russian)
Введение
Сельскохозяйственный робот (агробот)
- робот, используемый в сельхозработах. Цель робота заменить человеческий труд, повысить эффективность производства сельхозпродукции, урожайность. Для растениеводства роботы разрабатываются по следующим направлениям:
- роботы для посева семян;
- роботы для полива;
- роботы для мониторинга сельхозугодий;
- роботы для сбора плодовых культур;
- роботы для борьбы с вредителями.
- автоматизированные многофункциональные платформы (аналог тракторов).
Роботизированные системы разделяют на автоматизированные системы и роботы. Автоматизированные системы работают автономно, но требуют оператора на борту или удалённо. Роботы не требуют вмешательства или контроля человека.
Ожидается, что в ближайшие несколько лет коммерчески доступными будет много инновационных продуктов, которые сейчас находятся на стадии испытаний или на этапе разработки прототипов. Инновации
направлены на то, чтобы сделать роботов модульными, компактными, легкими и достаточно медленными. Легкость позволит избежать лишней нагрузки на почву, а малый размер потенциально обеспечит более низкую стоимость. Медлительность вызвана тем, что больше внимания будет уделяться идентификации каждого растения.
Роботизация сельскохозяйственного производства в наиболее явном проявлении присуща точному земледелию,
отличительной чертой которого служит проведение технологических операций с учетом неоднородности почвенного покрова, плодородия. Если в традиционном земледелии все технологические приемы, в том числе внесение удобрений и других агрохимических средств, выполняются единообразно для всего поля, то в точном земледелии упор делается на корректировку различных агроприемов в зависимости от особенностей плодородия отдельных участков поля.
Целью данной работы является анализ современных робототехнических средств для внесения удобрений.
Материалы и методы
Для анализа современных
робототехнических средств для внесения удобрений был применен метод поисковых исследований, предусматривающий анализ существующих роботов и разработку предложений для ведения дальнейших разработок в данной сфере. Результаты и обсуждение
Современные исследования роботизации сельского хозяйства ведутся как в России, так и за рубежом [1-10].
В нашей стране работы по роботизации технологии точного земледелия проводятся в Федеральном научном агроинженерном центре ВИМ, Всероссийском научно-исследовательском институте агрохимии имени Д. Н. Прянишникова, Институте почвоведения и агрохимии Сибирского отделения РАН, в некоторых других исследовательских центрах.
В совместных исследованиях
Всероссийского научно-исследовательского института агрохимии им. ДН. Прянишникова и Института проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
роботизации обслуживания, создании интерактивных удобрений в электронными картограммами планируемой
решается задача
агрохимического заключающаяся в
автоматизированных программ расчета доз соответствии с
агрохимическими плодородия почвы,
урожайностью культуры, уровнем предыдущего урожая, влагообеспеченности, особенностями рельефа полей,
агрофизическими свойствами почвы и другими факторами. Для
дифференцированного внесения удобрений использованы роботизированные агрегаты, состоящие из трактора, навесного или прицепного разбрасывателя удобрений, борт-компьютера, навигатора
GPS/ГЛОНАСС, системы автоматического
вождения, а для дифференцированной подкормки посевов удобрениями -дополнительные сенсоры [2].
В компании Robert Bosch GmbH (Германия) разработан опытный образец робота для прополки и внесения удобрения (рис.1) [1]
Рис. 1. Робот для прополки и внесения удобрений
Компания разработку
многофункциональной
Rowbot (США) ведет беспилотной роботизированной
платформы (рис. 2). [6]
Рис. 2. Беспилотная многофункциональная роботизированная платформа Rowbot
Rowbot используется для внесения азотных удобрений в соответствии с потребностями растений. Rowbot
передвигается между рядами на кукурузных полях, умеет вносить дифференцированно азотные удобрения и сеять семена злаковых культур.
В 2017 году компания Dot Technology Corp (США) представила роботизированную систему DOT Power Platform (рис. 3) [7] .
Рис. 3. Роботизированная платформа DOT Power Platform
В дизельной платформе используются гидравлические "крепления" для
подключения к различным модулям: разбрасывателям минеральных удобрений, сеялкам, опрыскивателям. Число модулей-насадок для DOT более ста. Предельная скорость составляет 20 км/ч, а ее принципиальное отличие от трактора сводится к более высокому КПД, так как отсутствует потребность в балласте и высокой мощности. Система позволяет сэкономить до 20% затрат на топливо и оплату труда рабочих, снизить выбросы CO2. Длина устройства составляет 6,1 м, ширина -3,76 м, высота - 3,66 м. Вес - 5,6 тонн. Каждое колесо поворачивается независимо, что позволяет системе маневрировать даже в узких местах. [7].
DOT автономно следует по размеченному пути, а от фермера требуется
один раз объехать поле вдоль его границ, а также разнородные препятствия, а затем загрузить данные в приложение. Приложение самостоятельно рассчитывает оптимальный маршрут движения устройства
[7].
Выводы
Рассмотрев представленные образцы робототехнических устройств можно отметить следующее.
1. В основном все роботы имеют мобильное шасси для передвижения, различные системы (ориентирования, распознавания, управления), устройство или манипулятор.
2. В Федеральном научном агроинженерном центре ВИМ начаты исследования по разработке автономных сельскохозяйственных робототехнических средств различного назначения, в том числе для внесения удобрений.
Данное направление актуальным фундаментальным исследованием, имеющим перспективы развития в РФ.
3. За рубежом разработчики определённых успехов в направлении, созданы роботы способные самостоятельно передвигаться, вносить удобрения, сеять семена, но для широкого внедрения ещё необходимо решить часть вопросов связанных с особенностями органического земледелия, что требует приложения совместных усилий инженеров и учёных. В роботизированные системы необходимо закладывать:
- технические решения распознавания образов;
- технические решения рыхления почвы;
- технические решения внесения органики.
является научным большие
добились данном
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Информационный портал компании AMAZON [Электронный ресурс] Режим доступа: http://info.amazone.de (дата обращения 25.09.2019)
2. Афанасьев Р.А., Ермолов И.Л. О перспективах роботизации точного земледелия //
Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. Т. 17. № 12. С. 828-833.
3.Филиппов Р.А., Хорт Д.О., Кутырёв А.И. Роботы для уборки урожая земляники садовой //
Journal of Advanced Research in Technical Science. 2019. № 13. С. 63-68.
4.Попов В.Д., Судаченко В.Н., Папушин Э.А. Состояние, перспективы и экологические аспекты использования средств автоматизации технологических процессов сельхозпроизводства в условиях Северо-Запада России // Сборник научных докладов ВИМ. 2008. Т. 1. С. 75-82.
5.Стребков Д.С., Попов В.Д., Краусп В.Р., Папушин Э.А. Направления научно-технического обеспечения модернизации АПК // Техника в сельском хозяйстве. 2013. № 3. С. 4-6.
6. Robotic solutions for row crop agriculture [Электронный ресурс] Режим доступа:
http://rowbot. com (дата обращения 25.09.2019)
7. Модульные робоплатформы - будущее сельского хозяйства? [Электронный ресурс] Режим доступа: http://robotrends.ru/pub/1834/modulnye-roboplatformy-budushee-selskogo-hozyaystva (дата обращения 25.09.2019)
8. Pattison debuts 120-foot prototype for autonomous spraying. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://caar.org/the-communicator/847-applying-automation (дата обращения 25.09.2019)
9. Pattison debuts 120-foot prototype for autonomous spraying [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.realagriculture.com/2018/06/pattis on-debuts-prototype-for-autonomous-spraying/(дата обращения 25.09.2019)
10. Каталог автономных сельскохозяйственных роботов для работы в поле, в саду или теплице. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://rob otrends.ru/robopedia/katalog-avtonomnyh-robotov-dlya-raboty-v-selskom-hozyaystve(дата обращения 25.09.2019)
REFERENCES
1.AMAZONE Info-Portal. Available at: http://info.amazone.de (accessed 25.09.2019) (In Russian)
2.Afanasev R.A., Ermolov I.L. O perspektivakh robotizatsii tochnogo zemledeliya[Prospects for Robots in Precision Agriculture]. Mekhatronika, avtomatizatsiya, upravlenie. 2016. vol. 17. No. 12. 828-833. (In Russian)
3.Filippov R.A., Khort D.O., Kutyrev A.I. Roboty dlya uborki urozhaya zemlyaniki sadovoi [Robots for harvesting strawberries].
Journal of Advanced Research in Technical Science. 2019. No. 13. 63-68. (In Russian) 4.Popov V.D., Sudachenko V.N., Papushin E.A. Sostoyanie, perspektivy i ekologicheskie aspekty ispol'zovaniya sredstv avtomatizatsii tekhnologicheskikh protsessov
sel'khozproizvodstva v usloviyakh Severo-Zapada Rossii [The state, prospects and environmental aspects of using automation facilities of technological processes of agricultural production in the North-West of Russia]. Sbornik nauchnykh dokladov VIM.
[Coll. of sci. papers VIM]. 2008.vol. 1. 75-82. (In Russian)
5.Strebkov D.S., Popov V.D., Krausp V.R., Papushin E.A. Napravleniya nauchno-tekhnicheskogo obespecheniya modernizatsii APK [Directions of scientific and technical support for modernization of agro-industrial complex]. Tekhnika v sel'skom khozyaistve. 2013. No. 3. 4-6. (In Russian)
6.Robotic solutions for row crop agriculture. Available at: http://rowbot.com (accessed 25.09.2019)
7.Modul'nye roboplatformy - budushchee sel'skogo khozyaistva? [Are the modular robo-platforms the future of agriculture?]. Available at https://caar.org/the-communicator/847-applying-automation (accessed 25.09.2019) (In Russian)
8.Pattison debuts 120-foot prototype for autonomous spraying. Available at: https://caar.org/the-communicator/847-applying-automation (accessed 25.09.2019)
9.Pattison debuts 120-foot prototype for autonomous spraying. Available at https://www.realagriculture.com/2018/06/pattis on-debuts-prototype-for-autonomous-spraying/ (accessed 25.09.2019)
10.Katalog avtonomnykh sel'skokhozyaistvennykh robotov dlya raboty v pole, v sadu ili teplitse [Catalogue of autonomous agricultural robots for working in the field, in the garden or greenhouse]. Available at http://robotrends.ru/robopedia/katalog-avtonomnyh-robotov-dlya-raboty-v-selskom-hozyaystve (accessed 25.09.2019) (In Russian)
УДК 631.5/633.2 DOI 10.24411/0131-5226-2019-10190
ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ МЕЖДУРЯДНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ШИРОКОРЯДНЫХ ПОСЕВОВ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ НА УРОЖАЙНОСТЬ
А.Н. Перекопский, канд. техн. наук; С.В. Чугунов
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
В статье представлены результаты исследований урожайности семян многолетних трав в системе органического земледелия. Цель исследований - получение экспериментальных данных и оценка эффективности приемов междурядной обработки посевов многолетних трав в системе органического земледелия, на примере тимофеевки луговой. Исследования проводились на опытном поле органического севооборота. Посевы были произведены широкорядным способом с междурядьем 0,7м. На исследуемых участках были применены различные виды обработки междурядий: без обработки; удаление сорных растений без обработки почвы (кошение); механическая обработка почвы бороной БРУ-0,7 однократно; механическая обработка почвы с подрезанием корней сорных растений однократно; механическая обработка почвы с подрезанием корней сорных растений однократно с использованием технологической направляющей; механическая обработка почвы бороной БРУ-0,7 двукратно; механическая обработка почвы с подрезанием корней сорных растений двукратно; механическая обработка почвы с подрезанием корней сорных растений двукратно с использованием технологической направляющей. Факторы контролируемые при исследованиях: количество генеративных стеблей, их высота, урожайность семян, высота и масса сорных растений в междурядьях. Результатами исследований стали математические и графические зависимости
93
