CC BY
49
DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10417
УДК 631.171
ИННОВАЦИОННЫЙ БАЗОВЫЙ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Н. И. ЧЕРНЫШЕВ1, кандидат сельскохозяйственных наук, профессор (e-mail: fks@knastu.ru)
О. Е. СЫСОЕВ1, доктор технических наук, доцент (e-mail: fks@knastu.ru)
Е. П. КИСЕЛЕВ2, доктор сельскохозяйственных наук, академик РАН, ведущий научный сотрудник (email: dvniish_delo@mail.ru)
1Комсомольский-на-Амуре государственный университет, пр. Ленина, 27, Комсомольск-на-Амуре, 681013, Российская Федерация
Дальневосточный научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ул. Клубная,13, с. Восточное, Хабаровский край, 680521, Российская Федерация
Резюме. Предложена агротехническая автоматизированная самодвижущаяся платформа (ААСП), предназначенная для выполнения комплекса агротехнических приемов возделывания сельскохозяйственных культур в автоматизированном режиме с выходом на отдельно взятое растение, расположение которого зафиксировано в памяти компьютера с использованием местной системы ориентирования по радиосигналам и жестких опор, которыми оборудован рабочий полигон. Передвижение по жестким опорам обеспечивает проходимость платформы вне зависимости от влажности почвы и значительно снижает энергозатраты, связанные с перемещением агрегата по полю, а также обусловливает точность выполнения запрограммированных мероприятий в оптимальные агротехнические сроки при значительном снижении разрушения структуры почвы и повышении экологичности земледелия. ААСП, представляющая собой металлическую конструкцию из профилей П-образного прямоугольного сечения, перемещается по жестким опорам, выполненным в виде щебеночных подушек и бетонных блоков. Она служит основанием для монтажа сменных технологических агрегатов и движителей, обеспечивающих пошаговое перемещение ААСП гидроцилиндрами с помощью выдвигающихся рельс-балок вдоль и поперек полигона, при этом технологический модуль с набором рабочих органов двигается по направляющим платформы, выполняя заданный компьютерной программой набор операций. Расчетная суточная производительность ААСП может составлять порядка 100 га. С учетом агротехнических сроков одна платформа может обеспечить весь комплекс полевых работ на площади не менее 5000 га. ААСП способна в значительной степени решить проблемы точного земледелия. Особую актуальность она приобретает в сельскохозяйственном производстве Дальнего Востока, характеризующемся крайне неустойчивым гидрологическим режимом почв из-за муссонного климата, а также острым недостатком трудовых ресурсов.
Ключевые слова: мостовая система, самодвижущаяся платформа, точное земледелие, экология земледелия, энергосбережение, роботизация технологических процессов. Для цитирования: Чернышев Н. И., Сысоев О. Е., Киселев Е. П. Инновационный базовый робототехнический механизм для реализации точного земледелия // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 4. С. 69-73. DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10417.
Земледельческой наукой достаточно глубоко изучены потребности растений в условиях жизни (водно-воздушный режим почвы, площадь питания, глубина заделки семян, нормы удобрений, полива, ядохимикатов и др.). Они изложены в различных нормативных и технологических документах, большинство
из которых реализуются с помощью сельскохозяйственных машин.
Современные сорта и гибриды обладают достаточно высоким потенциалом в части иммунитета и продуктивности. Однако он реализуется только частично. В земледелии действует закон равнозначности всех факторов жизни, при этом уровень продуктивности определяет не средняя величина имеющихся ресурсов, а наименьшая обеспеченность тем или иным фактором. Поэтому для формирования высокого урожая необходимо своевременное и качественное выполнение всего комплекса агротехнических мероприятий.
Опорой для машин и механизмов, применяемых в земледелии, служит сам объект обработки - почва, которая неоднородна по физическим показателям.
Академик В. П. Горячкин, разработавший теоретические основы расчета сельскохозяйственных машин, справедливо отмечал, что рассчитать плуг сложнее, чем крыло самолета, и главная причина в том, что почва - чрезвычайно неоднородная среда. Колебания величины нагрузок и их направление абсолютно непредсказуемы и не поддаются расчетам [1].
Работая в таких условиях, современные сельскохозяйственные машины не в состоянии выдерживать заданные параметры технологий возделывания сельскохозяйственных культур: глубину заделки семян, норму высева и внесения удобрений, глубину вспашки, рыхления при уходе и др. [2].
Постоянно меняющаяся нагрузка на рабочие органы и движители машины вызывает их пробуксовку и боковые смещения, что приводит к неравномерности размещения семян, повреждению растений при обработках, потерям при уборке урожая.
Цель нашего исследования - анализ технических решений по модернизации современных и перспективных сельскохозяйственных машин и систем, обеспечивающих своевременное и качественное выполнение норм жизнеобеспеченности культурных растений на высоком экологическом уровне, квалифицируемое, кактехнология точного(прецизионного) земледелия, для повышения урожая и качества продукции при условии автоматизации технологических процессов, снижения материалоёмкости и себестоимости производства.
Один из наибольших недостатков современных машинных технологий - разрушение структуры почвы и ее уплотнение, вызываемые сельскохозяйственной техникой, что обусловливает значительное снижение урожая. В работе А. Скуратович [3] отмечается, что снижения урожая вызывает увеличение объемной массы даже на 0,01 г/см3, а при уплотнении почвы колесными тракторами силой 2 кг/см2 сбор клубней картофеля уменьшается более чем на 50 %, урожай зерновых - на 8-13 %. Уровень урожайности в основном определяют условия развития корневой системы и в значительной мере степень уплотнения почвы в процессе возделывания сельскохозяйственных культур. В частности для картофеля установлены 4 зоны уплотнения [3]: нормального уплотнения (до 1,0
МПа), среднего уплотнения (1,1-2,5 МПа), сильного уплотнения (2,6-4,5 МПа) и переуплотнения (выше 4,5 МПа).
Изучение уровня уплотнения почвы при гребневой посадке картофеля, включающей нарезку гребней, посадку, три междурядные обработки, подготовку к уборке (срезка ботвы), показало, что после выполнения перечисленных работ технологического процесса степень плотности выше материнского клубня (0-20 см) находилась в пределах среднего уплотнения, в этой зоне отмечали наиболее интенсивное развитие корневой системы и клубнеобразования, в зоне сильного уплотнения (20-50 см) перечисленные процессы были менее интенсивными. В зоне уплотнения (глубже 50 см) развитие корневой системы и формирование клубней не наблюдали [4].
Повышение плотности приводит к разрушению структуры почвы, снижению порозности, что обусловливает ухудшение водно-воздушного режима, подавление биоты почв, ухудшение пищевого режима и в целом плодородия [5, 6, 7].
Интенсификация современного земледелия связана с многократными проходами по полю сельскохозяйственных машин и транспортных средств в период вегетации растений. При этом повышение их производительности обусловлено большей мощностью, увеличение которой сопровождается значительным ростом массы. Так, за 15-20 лет масса сельскохозяйственных тракторов увеличилась с 7-14 т у ЦТ-7 и К-701 до 16-20 т у К-744 Р2, К-744 Р3.У широко применяемых в сельскохозяйственном производстве России энергонасыщенных тракторов типа Т-150, К-700, Т-4, ДТ-175 и др. масса в 2-3 раза выше, чем у МТЗ-80, МТЗ-82, Т-74, ДТ-75, использовавшихся в 1970-90 гг., что приводит к дополнительному росту нагрузки на почвенный покров и его уплотнению (см. табл.) [4].
Таблица. Уплотнение почвы при работе тракторов
значительное снижение урожайности. Так, у яровой пшеницы на неуплотненной почве она составляла 2,22 т/га; на слабо уплотненной - 1,93 т/га; средне уплотненной - 1,22 т/га; сильно уплотненной - 0,99 т/ га; переуплотненной - 0,92 т/га.
Будучи крайне неоднородной в условиях периодического переувлажнения почва, как несущая поверхность характеризуется большим разбросом показателей, определяющих устойчивость работы энергетических средств и механизмов (удельное сопротивление при движении тракторов и орудий, вязкость, плотность, проходимость и др.). Например, коэффициент сопротивления перекатыванию в зависимости от свойств поверхности и характеристики движения колеблется от 0,08 до 0,25 [10].
Таким образом, современные системы сельскохозяйственных машин не обеспечивают выполнения параметров, предусмотренныхтехнологиями,очень энергозатратны и имеют малый КПД, недостаточно приспособлены для реализации систем точного земледелия.
Интенсивность обработок, использование мощных и тяжелых машин приводит к уплотнению и распылению почв, развитию эрозионных процессов, потере значительных площадей сельскохозяйственных угодий.
Для решения этих и ряда других проблем устойчивого обеспечения растений комплексом факторов жизни и высокой их продуктивности предлагается ряд технологий и машин, объединенных понятием «точное земледелие». Проблему их реализации можно условно разделить на три блока:
определение в почве и растениях в период вегетации обеспеченности элементами жизнедеятельности, потребности в минеральных удобрениях, химических средствах защиты от болезней и вредителей с последующей фиксацией в электронной памяти; различных марок
Марка трактора Масса трактора, т Удельное давление движителей, кг/см2 Уплотнение почвы при одном проходе трактора, г/см3
Д1-75м 6,3 0,5 1,15
Т-4А 7,9 0,5 1,20
МТЗ-80 2,9 1,2 1,32
Т-150К 6,3 1,4-2,0 1,35
К-701 7,9 1,5-2,5 1,42
Современная интенсификация земледелия, как правило, строится на увеличении кратности технологических процессов. Например, возделывание культур сплошного сева (зерновых) предусматривает 7 проходов после вспашки (внесение и заделка удобрений в почву, посев, прикатывание, довсходовое боронование, боронование по всходам, химическая обработка), пропашных культур - до 9 проходов, что обусловливает значительное уплотнение почвы (рис. 1).
В условиях Амурской области возделывание ячменя связано с 12-и кратным проходом трактора по полю, в результате неуплотненным остается лишь 33 % его площади. При этом трех-пятикратное уплотнение снижает урожайность культуры на 0,15-0,22 т/га [8].
По данным Н.А. Карапетян [9], при 4-8 проходах плотность почвы в пахотном горизонте достигает порогового значения 1,65-1,70 г/см3, порозность падает до критического уровня, а к 10-у проходу уменьшается до очень низкой величины - менее 40 %. В зависимости от степени уплотнения наблюдается
снижение разрушения структуры и уплотнения почвы, создание оптимального водно-воздушного режима почвы с целью обеспечения условий для почвенных макро- и микроорганизмов, уменьшение до предельно допустимых концентраций (ПДК) химиче-
Рис. 1. Вид поля после проявления следов техники, в результате выветривания [5].
ских элементов вносимых минеральных удобрений и средств защиты растений от вредителей, болезней и сорных растений;
точное выполнение научно-обоснованных технологических параметров (сроки проведения работ, глубина заделки семян, оптимальная площадь питания, своевременное рыхление почвы, механическое удаление сорняков, необходимые по состоянию растений подкормки в период вегетации, качественная уборка урожая).
Сегодня в мире ведется активный поиск оптимальных решений перечисленных задач. В части решения проблемы «адресного» дифференцированного обеспечения растений элементами минерального питания с учетом фактической ситуации на каждом отдельно взятом участке предлагается ряд разработок по совершенствованию методов агрохимического анализа почв и растений с последующим построением на их основе карт прецизионного земледелия.
Во многих странах мира вместо агрохимических анализов почвы используют метод оценки через урожайность отдельных участков поля с последующей фиксацией ситуации в компьютерной памяти. На основе этой информации проводят дробное внесение необходимых минеральных элементов под урожаи будущего года. На более высоком уровне эта проблема решается с помощью оптического прибора английской фирмы СИаИепд Адмси^иге, способного путем спектрального анализа определять содержание элементов питания в растениях и степень их обеспеченности с фиксацией полученной информации в электронной памяти [11, 12].
Для решения проблем второй группы в части уплотнения машинами и механизмами почвы и связанного с этим разрушения ее структуры, поддержания водно-воздушного режима почв и оптимальных условий биоценозов предлагается ряд механизмов и систем. Например, в целях снижения давления на почву осуществляется совершенствование ходовых частей силовых машин и сельскохозяйственных орудий путем использования спаренных и строенных шин колесных тракторов, что открывает возможности для проведения сельскохозяйственных работ в условиях переувлажнения. Значительную, в несколько раз меньшую нагрузку, по сравнению с обычными колесными тракторами, обеспечивают энергосредства с гусеничными движителями [3, 13, 14].
Во Всесоюзном институте механизации сельскохозяйственного производства разработали и
испытали тракторы на пневмо-гусеничных движителях, использование которых обеспечило хорошие результаты [15].
Для снижения площади подвергаемой давлению тракторами и машинами предлагают различного рода решения по упорядочиванию работы сельскохозяйственной техники за счет движения машин по постоянной колее, а также удлинения колесных осей. Это позволяет сократить площадь следов на поле с 80 % при обычной технологии до 14 %. Такой подход широко применяют в Австралии, где с использованием постоянной колеи обрабатывают около 1 млн га. Технические решения проблемы постоянной колеи и техники с увеличенными межколейными осями изложены в обзоре А. Скуратович [3], в котором рассмотрены различные варианты сельскохозяйственных машин с увеличенными межколесными (гусеничными) осями вплоть до устройств, квалифицирующихся как мостовые агрегаты, типа трактора Дэвида Доулера с пролетом 12 м, оборудованные лазерной системой наведения. Израильские ученые в 1996 г.разработали трактор с шириной пролета 5,8 м и высотой дорожного просвета 1,8 м. Но у машин этого типа имеются существенные недостатки, связанные с необходимостью больших разворотных площадей на краю поля, недостаточным для основной обработки почвы тяговым усилием и проходимостью. Из-за неоднородности несущей способности почвы точность исполнения технологических операций машинами этого класса остается невысокой [16, 17].
На наш взгляд, снижение негативного воздействия на почву, точное выполнение агротехнических параметров, уменьшение энергозатрат, повышение производительности труда и решение проблем точного земледелия в значительной мере обеспечивают мостовые системы.
Требованиям точного земледелия из известных вариантов таких систем в определенной степени отвечает автоматизированный мостовой агротехнический комплекс (АМАК) [18]. К основным его признакам относятся мостовая система, на всей ширине которой смонтированы рабочие органы, и рельсовые полотна, которые служат опорой комплекса. Технологический процесс осуществляется во время движения комплекса.
Жесткая основа системы АМАК в виде рельсов создает условия для использования автоматики, что обеспечивает своевременное и точное выполнение заданных технологических параметров, со-
Рис. 2. Принципиальное устройство ААСП платформы: 1 - щебеночные подушки; 2 - бетонные балки; 3 - балки продольные пошагового перемещения; 4 - балки поперечного перемещения; 5 - платформа; 6 - технологический модуль; 7 - балки поперечные (длинные); 8 - гидроцилиндры; 9 - храповый механизм перемещения внутренних балок.
хранение и повышение плодородия почвы, а также в значительной мере решение проблем экологии землепользования.
В то же время при всех достоинствах комплекс АМАК имеет ряд существенных недостатков, основные из которых высокая металлоемкость на обустройство рельсовых путей (порядка 17,5 т/га), значительные затраты на их монтаж, высокая материалоемкость (шпалы, крепеж рельсов и др.), при этом отторгается до 10 % площади пашни. В мостовой системе, где опорой для движения служат железобетонные сваи, достаточно сложным будет оборудование полигона, а также высока стоимость монтажа железобетонных свай. Глубокое промерзание грунта на 3,0-3,5 м в отдельные годы может вызвать смещение по высоте и отклонение по горизонтали, что снизит точность выполнения технологических норм [18].
Более близким к оптимальному варианту мостовой системы может быть автоматизированная агротехническая самодвижущаяся платформа (ААСП), защищенная патентом № 2636472 (рис. 2)[19].
Технические решения, заложенные в ее конструкции, в значительной степени улучшают известные агротехнические системы. Обеспечивая такие преимущества мостовых систем перед современными машинно-тракторными комплексами, как создание условий для точного земледелия (адресное, строго нормированное по времени, объемам и параметрам обеспечение растений факторами роста), значительное увеличение производительности и привлекательности труда благодаря роботизации процессов, высокая экономичность, снижение негативного воздействия на почву как биологическую среду, сохранение оптимального водно-воздушного режима и структуры почвенного покрова, ААСП предусматривает принципиально отличную систему движителей и несущих опор (см. рис. 2). Ширина мостового комплекса составляет 30 м, длина - 10 м. Выполнен он из усиленных балок. Короткие 10-метровые балки полые, в них вмонтированы подвижные 20 метровые балки (3), которые пошагово выдвигаются на 10 м и служат своего рода рельсами, по которым платформа перемещаются на новую позицию. Опорой для рельсовых балок служат бетонные блоки (2), лежащие на щебеночных подушках (1). По длинным поперечным балкам (7) перемещается технологический модуль (6), который в автоматизированном режиме выполняет запрограммированные технологические операции (рис. 3).
Для перемещения внутренних балок с исходной (I) на новую позицию рама платформы с помощью гидроцилиндров (гц), опирающихся на бетонные блоки 2 (см. рис. 3), приподнимается (позиция II), в результате чего внутренние балки 3 разгружаются и с помощью специальных храповых механизмов перемещаются на позицию III, цилиндры (гц) расслабляются, внутренние балки ложатся на бетонные опоры 2 (позиция IV). Соответственно платформа ложится на балки, оборудованные роликами. С помощью храпового механизма платформа по роликам перекатывается на позицию V, технологические модули 5 выполняют заданную операцию, после чего цикл (II-V) повторяется.
Предлагаемая система решена принципиально по-новому:
способ передвижения предусматривает пошаговое выдвижение балок, по которым перемещается платформа с технологическим модулем;
Рис. 3. Схема перемещения платформы: I - исходная позиция; И^ - последовательно сменяемые позиции; гц - гидроцилиндры, 5 - платформа ААСП из профиля П-образного сечения, 3 - передвижные балки, 2 - опоры.
устойчивость системы обеспечивают бетонные блоки, жестко ориентированные на местности, что позволяет технологическому модулю выходить на каждое растение с высокой точностью;
достигается выполнение технологии в режиме точного земледелия на высоком экологическом уровне;
предложенная система позволяет полностью автоматизировать процесс растениеводства полевых культур.
Новая мостовая агротехническая автоматизированная самодвижущаяся платформа (ААСП) [20] относительно аналогичной, наиболее близкой по конструкции, мостовой системы АМАК [18], отличается системой перемещения по полю. Система АМАК предусматривает устройство рельсовых путей, при 30-и метровой ширине которых расход металла составит 17,5 т/га (Р-50 - 700 тыс. руб.). Монтаж и обслуживание 330-и метров рельсов на 1 га также связан со значительными затратами (400 тыс. руб./га.). Мостовая система ААСП перемещается с помощью пошагового движения балок - опор, основой для которых служат бетонные плиты 1 х1 х0,25 м, уложенные на гравийно-щебеночные подушки 2x2x0,4 м, при этом расчетный расход бетона составит 8,5 м3/га (50 тыс. руб./га), гравия или щебеня - 50 м3/га (100 тыс. руб./га). Таким образом, расчетная стоимость оборудования полигона АМАК (1,1 млн руб.) на порядок выше, чем ААСП (0,15 млн руб.). Поскольку рассматриваемые системы имеют поисковый характер оценить их полную окупаемость пока затруднительно. Изучение литературных источников показало отсутствие подобных агротехнических систем в мировой практике.
Выводы. Таким образом, современные сельскохозяйственные машины в условиях интенсификации производства значительно уплотняют почву, разрушают ее структуру, ухудшают водно-воздушный режим и плодородие. Совершенствование движителей, использование постоянной колеи и другие способы модернизации классических технологий не решают проблем, связанных с организацией точного высокоэколгичного земледелия.
Значительными возможностями в реализации пре- рассмотренных в статье вариантов более перспективен цизионных технологий обладают мостовые системы. Из для внедрения на сегодняшний день ААСП (30x10 м).
Литература.
1. Сыроватка В. И., Горбачев И. В. Горячкин В. П. - основоположник земледельческой механики (145-летию со дня рождения) // Техника в сельском хозяйстве. 2013. № 1. С. 31-32.
2. Reid J. F. The Impact of Mechanization on Agriculture // Agriculture and information technology. 2011. Vol. 41. No. 3. Рр. 22-29. [Электронный ресурс]. URL: https://www.nae.edu/Publications/Bridge/52548/52645.aspx (дата обращения: 16.03.2018).
3. Скуратович А. Не давите, мужики! Не давите // Триз-профи: эффективные решения. 2006. № 2. С. 87-101.
4. Камнин А. Б. Теплинский М. З., Кудрявцев П. П. Почвенное состояние в интенсивной технологии // Картофель и овощи. 2016. № 2. С. 35-36.
5. Rashidi M., Keshavarzpour F. Bffect of different tillage methods on soil psysical properties and crop yield of melton //ARPN Journal of Agticultural and biogical science. 2008. Vol. 3. No. 2. Pp. 41-46.
6. Singh J., Hadda M. S. Soil and plant response to subsoil compaction and slope steepness under semi-arid irrigated condition // International Journal of Food, Agriculture and Veterinary Sciences: Online International Journal Available. 2014. Vol. 4 (3). September-December. Pp. 95-104. [Электронный ресурс]. URL: http://www.cibtech.org/jfav.htm (дата обращения: 16.03.2018).
7. Sarauskis E., Buragiene S., Romaneckas K. Deep, shallow and no-tillage effects on soil complication parameters // Engineering for rural development. 2014. Jelgava. 29. 30/05/2014. Pp. 29-30.
8. Захаров Е. Б., Щитов С. В., Немыкин А. А. Влияние уплотняющего действия движителей тракторов на формирование урожая ячменя при разных способах основной обработки почвы // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 5. С. 50-54.
9. Кашбулгаянов П. А., Липкан А. В. Механизм учета уплотняющего воздействия машинно-тракторного агрегата на почву при экологической оценке перспективной технологии в растениеводстве // Дальневосточный аграрный вестник. 2015. № 1 (33). С. 21-24.
10. Карапетян М. А. Повышение эффективности технологических процессов путем уменьшения уплотнения почв ходовыми системами сельскохозяйственных тракторов: дис. ...д-ра техн. наук. М., 2010. 305 с.
11. Костюченков Н. В. Эксплуатационные свойства мобильных агрегатов: учебное пособие/под ред. А. М. Плаксина. Астана: Казахский ГАУ, 2010. 206 с.
12. Оценка внутриосевой неоднородности почвенного покрова для технологий координатного земледелия/В. Ф. Фе-доренко, Д. И. Рухович, П. В. Королева и др. // Техника и оборудование для села. 2017. № 9. С. 2-6.
13. Влияние движителей машинно-тракторных агрегатов на урожай сельскохозяйственных культур / В. В. Слюсаренко, А. В. Русинов, Т. В. Федюнина // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 1-3. С. 35-37.
14. Гайнуллин И. А., Зайнуллин А. Р. Улучшение энергетических и экологических показателей гусеничного движителя трактора Т-170 03-55 //Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 2. С. 69-72.
15. Анализ применения почвенных карт в системе ретроспективного мониторинга состава земли и почвенного покрова / Д. И. Рухович, М. С. Симакова, А. Л. Куляница и др. // Почвоведение. 2015. № 5. С. 605-625.
16. Паньков А. В. Оценка воздействия движителей колесных тракторов на основании теоретических расчетов параметров воздействия движителей на почву // Техника в сельском хозяйстве. 2010. № 3. С. 26-28.
17. Wide Span CTFA new methodology for weed control and cereal crop production based on wide span vehicles and precision guidance : BioTrac. Р. 51. [Электронный ресурс]. URL: http://www.ewrs.org/pwc/doc/2013_Elspeet.pdf (дата обращения: 16.03.2018).
18. АМАК - система и заводское земледелие // Agrodelo. [Электронный ресурс] URL: Agrodelo.com.ua/tehtehnika/ amak-sistema-i-zavodskoe-zemledelie.html (дата обращения: 16.03.2018).
19. Чернышев Н. И., Сысоев Е. О. Мостовая система как основа реализации точечного земледелия // Учёные записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. Науки о природе и технике. № I-1(5). С. 113-118.
20. Чернышев Н. И., Сысоев О. Е., Есипов М. С. Автоматизированная агротехническая самодвижущаяся платформа (ААСП) /Патент 2636472 Российская Федерация, МПК6 A 01 B 51/00. № 2016149701, опубл. 23.11.2017, Бюл. № 33.
INNOVATIVE BASIC ROBOTICS MECHANISM FOR IMPLEMENTATION OF PRECISION AGRICULTURE
N. I. Tchernyshev1, O. E. Sysoev1, E. P. Kiselyov2
1Komsomolsk-na-Amure State University, pr. Lenina, 27, Komsomol'sk-na-Amure, 681013, Russian Federation 2Far Eastern Research Institute of Agriculture, ул. Klubnaya,13, s. Vostochnoe, Khabarovskii krai, 680521, Russian Federation Abstract. The proposed agrotechnical automated self-propelled platform (AASP) is designed to perform a complex of agrotechnical methods for cultivating crops in an automated mode with access to a single plant, the location of which is fixed in computer memory using a local radio-orientation system and rigid supports, a working ground equipped with. Movement on rigid supports ensures the platform's passability regardless of the soil moisture and significantly reduces the energy costs associated with moving the unit across the field, and also determines the accuracy of the programmed activities in the optimal agrotechnical time, with a significant reduction in the destruction of the soil structure and improving the ecological character of farming. The AASP, which is a metal structure of the profiles of the U-type rectangular section, moves along rigid supports made in the form of crushed stone cushion and concrete blocks. It serves as the basis for the installation of replacement technological units and movers, providing step-by-step movement of the AAS-platform by hydraulic cylinders with the help of retractable rail beams along and across the polygon, while the technological module with a set of operating elements moves along the platform guides, performing a set of operations specified by a computer program. The estimated daily productivity of the AASP can be about 100 hectares. Taking into account agrotechnical terms, one platform can provide the whole complex of field works on an area of at least 5000 hectares. The AASP is able to largely solve the problems of precise farming. It becomes particularly relevant in the agricultural production of the Far East, characterized by an extremely unstable hydrological regime of soils due to the monsoon climate, as well as an acute shortage of labor resources.
Keywords: bridge system; self-propelled platform; precision agriculture; ecology of agriculture; energy saving; robotization of technological processes.
Author Details: N. I. Tchernyshev, Cand. Sc. (Agr.), prof. (e-mail: fks@knastu.ru); O. E. Sysoev, D. Sc. (Tech.), assoc. prof. (e-mail: fks@knastu.ru); E. P. Kiselyov, D. Sc. (Agr.), member of the RAS, leading research fellow (e-mail: dvniish_delo@mail.ru). For citation: Tchernyshev N. I., Sysoev O. E., Kiselyov E. P. Innovative Basic Robotics Mechanism for Implementation of Precision Agriculture. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2018. Vol. 32. No. 4. Pp. 69-73 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10417.
