Научная статья на тему 'Обоснование структуры манипулятора мобильного погрузчика сеток с овощами'

Обоснование структуры манипулятора мобильного погрузчика сеток с овощами Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
123
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
погрузочный манипулятор / упаковка с овощами / структурный синтез / степень подвижности / зона обслуживания / электроцилиндр / погрузочный робот / loading manipulator / packaging with vegetables / structural synthesis / degree of mobility / service area / electric cylinder / loading robot

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Николаев Максим Евгеньевич, Несмиянов Иван Алексеевич, Фомин Сергей Денисович

Механизация погрузочно-разгрузочных работ в сельском хозяйстве всегда остается актуальной задачей. При уборке таких овощей, как лук-репка и морковь, их, как правило, на поле затаривают в сетки, грузят вручную на транспортные средства и доставляют в таком виде к потребителю. Для механизации погрузочно-транспортных работ при уборке овощей, упакованных в сетки, предложена конструкция погрузочного манипулятора на мобильном шасси. Особенность конструкции в том, что составной частью погрузочного манипулятора является механизм параллельной структуры – трипод. Обосновано необходимое количество степеней свободы захвата для качественного обеспечения технологического процесса. Структурное строение манипулятора и обоснование подвижностей его шарнирных узлов проведено оптимизационными методами структурного синтеза. Определены параметры, основные геометрические размеры звеньев, позволяющие обеспечить требуемую зону обслуживания и, соответственно, ширину захвата погрузочного агрегата не менее ширины его кузова. Предварительные силовые расчеты показывают, что в качестве исполнительных приводов могут быть использованы электроцилиндры, которые вполне могут заменить гидропривод. Использование электромеханического привода позволит автоматизировать процесс управления захватом манипулятора и использовать погрузчик как роботизированное погрузочно-транспортное средство. С целью использования погрузочного манипулятора в качестве автономного робота определены особенности управления захватом предлагаемого манипулятора на мобильном самоходном шасси. Например, кинематическая избыточность манипулятора, необходимая для обеспечения маневренности его захвата, в свою очередь обусловливает необходимость решения оптимизационной задачи позиционирования. Учитывая особенности работы погрузочного манипулятора в автоматическом режиме, определили новые задачи дальнейших исследований: решение траекторных задач, задач синтеза программных управляющих движений исполнительных звеньев для получения необходимых траекторий и законов перемещения грузов по ним.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Николаев Максим Евгеньевич, Несмиянов Иван Алексеевич, Фомин Сергей Денисович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

JUSTIFICATION OF THE MANIPULATOR STRUCTURE OF THE MOBILE LOADER OF CONTAINERS WITH VEGETABLES

The mechanization of loading and unloading operations in agriculture is always an urgent task. When harvesting vegetables such as onions and carrots, they are usually packed in nets on the field, loaded manually on vehicles and delivered to the consumer in this form. For the mechanization of loading and transport work when harvesting vegeta-bles packed in nets, the design of the loading manipulator on the mobile chassis is pro-posed. The design feature is that the component of the loading manipulator is a mechanism of parallel structure a tripod. The required number of degrees of freedom of capture for the quality assurance of the process is substantiated. The structure of the manipulator and the substantiation of the mobility of its articulated catch are carried out by optimization methods of structural synthesis. The parameters of the main geometrical dimensions of the links are determined, which make it possible to provide the required service area and, correspondingly, the width of the loading unit at least its body width. Preliminary power calculations show that electric cylinders can be used as executive drives, which can easily replace the hydraulic actuator. The use of an electromechanical drive will allow to automate the process of controlling the capture of the manipulator and use the loader as a robotic loading vehicle. In order to use the loading manipulator as an autonomous robot, the features of controlling the capture of the proposed manipulator on a mobile self-propelled chassis are defined. For example, the kinematic redundancy of the manipulator, necessary to ensure the maneuverability of its capture, in turn necessitates the solution of the optimization positioning problem. Taking into account the features of the loading manipulator in the automatic mode, new tasks for further research are defined, and this is the solution of the trajectory problems, the synthesis problems of the program control move-ments of the executive units to obtain the necessary trajectories and the laws of movement of loads along them.

Текст научной работы на тему «Обоснование структуры манипулятора мобильного погрузчика сеток с овощами»

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

10. Influence of elements dynamic cohesiveness in power shafting on torsional vibrations spreading and dynamic equality of reducible model /V. Shehovtsov, N. Sokolov-Dobrev, M. Lyashenko et al. // Mechanika. - 2014. - Vol. 20(2). - Р. 190-196.

11. Shekhovtsov, V.V. Decreasing of the Dynamic Loading of Tractor Transmission by means of Change of the Reactive Element Torsional Stiffness/V.V. Shekhovtsov, N.S. Sokolov-Dobrev, P.V. Potapov //International Conference on Industrial Engineering, ICIE 2016 Procedia Engineering. -2016. №150. -Р. 1239-1244.

12. Some ways to reduce the dynamic loads of agricultural machine-tractor aggregates / A.S. Ovchinnikov, N.G. Kuznetsov, D.D. Nekhoroshevet al. //ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2018. - №13(22). - Р. 8776-8779.

Информация об авторах Нехорошев Дмитрий Дмитриевич, доцент кафедры «Энергетические системы и электростанции». Волгоградского государственного аграрного университета (РФ, 400002, г. Волгоград, пр-т, Университетский, д. 26.), кандидат технических наук, доцент. E-mail: ndd.volgau.@yandex.ru.

Попов Александр Юрьевич, доцент кафедры «Технические системы в АПК». Волгоградского государственного аграрного университета (РФ, 400002, г. Волгоград, пр-т, Университетский, д. 26.), кандидат технических наук, доцент. E-mail: popova8007@mail.ru.

Коновалов Павел Владимирович, доцент кафедры «Технические системы в АПК». Волгоградского государственного аграрного университета (РФ, 400002, г. Волгоград, пр-т, Университетский, д. 26.), кандидат технических наук, доцент. E-mail: Konovalov.1977@mail.ru.

Нехорошев Дмитрий Артёмович, профессор кафедры «Технические системы в АПК». Волгоградского государственного аграрного университета (РФ, 400002, г. Волгоград, пр-т, Университетский, д. 26.), доктор технических наук, доцент. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5064-2974. E-mail: dmitr-nech@yandex.ru.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

УДК 621. 869 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-02-46

ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРЫ МАНИПУЛЯТОРА МОБИЛЬНОГО ПОГРУЗЧИКА СЕТОК С ОВОЩАМИ

JUSTIFICATION OF THE MANIPULATOR STRUCTURE OF THE MOBILE LOADER OF CONTAINERS WITH VEGETABLES

М.Е. Николаев, аспирант И.А. Несмиянов, доктор технических наук, доцент С.Д. Фомин, доктор технических наук, доцент

M.E. Nikolaev, I.A. Nesmiyanov, S.D. Fomin

Волгоградский государственный аграрный университет

Volgograd State Agrarian University

Дата поступления в редакцию 14.03.2019 Дата принятия к печати 21.06.2019

Received 14.03.2019 Submitted 21.06.2019

Механизация погрузочно-разгрузочных работ в сельском хозяйстве всегда остается актуальной задачей. При уборке таких овощей, как лук-репка и морковь, их, как правило, на поле затаривают в сетки, грузят вручную на транспортные средства и доставляют в таком виде к потребителю. Для механизации погрузочно-транспортных работ при уборке овощей, упакованных в сетки, предложена конструкция погрузочного манипулятора на мобильном шасси. Особенность конструкции в том, что составной частью погрузочного манипулятора является механизм параллельной структуры - трипод. Обосновано необходимое количество степеней свободы захвата для качественного обеспечения технологического процесса. Структурное строение мани-

389

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

пулятора и обоснование подвижностей его шарнирных узлов проведено оптимизационными методами структурного синтеза. Определены параметры, основные геометрические размеры звеньев, позволяющие обеспечить требуемую зону обслуживания и, соответственно, ширину захвата погрузочного агрегата не менее ширины его кузова. Предварительные силовые расчеты показывают, что в качестве исполнительных приводов могут быть использованы электроцилиндры, которые вполне могут заменить гидропривод. Использование электромеханического привода позволит автоматизировать процесс управления захватом манипулятора и использовать погрузчик как роботизированное погрузочно-транспортное средство. С целью использования погрузочного манипулятора в качестве автономного робота определены особенности управления захватом предлагаемого манипулятора на мобильном самоходном шасси. Например, кинематическая избыточность манипулятора, необходимая для обеспечения маневренности его захвата, в свою очередь обусловливает необходимость решения оптимизационной задачи позиционирования. Учитывая особенности работы погрузочного манипулятора в автоматическом режиме, определили новые задачи дальнейших исследований: решение траекторных задач, задач синтеза программных управляющих движений исполнительных звеньев для получения необходимых траекторий и законов перемещения грузов по ним.

The mechanization of loading and unloading operations in agriculture is always an urgent task. When harvesting vegetables such as onions and carrots, they are usually packed in nets on the field, loaded manually on vehicles and delivered to the consumer in this form. For the mechanization of loading and transport work when harvesting vegeta-bles packed in nets, the design of the loading manipulator on the mobile chassis is pro-posed. The design feature is that the component of the loading manipulator is a mechanism of parallel structure - a tripod. The required number of degrees of freedom of capture for the quality assurance of the process is substantiated. The structure of the manipulator and the substantiation of the mobility of its articulated catch are carried out by optimization methods of structural synthesis. The parameters of the main geometrical dimensions of the links are determined, which make it possible to provide the required service area and, correspondingly, the width of the loading unit at least its body width. Preliminary power calculations show that electric cylinders can be used as executive drives, which can easily replace the hydraulic actuator. The use of an electromechanical drive will allow to automate the process of controlling the capture of the manipulator and use the loader as a robotic loading vehicle. In order to use the loading manipulator as an autonomous robot, the features of controlling the capture of the proposed manipulator on a mobile self-propelled chassis are defined. For example, the kinematic redundancy of the manipulator, necessary to ensure the maneuverability of its capture, in turn necessitates the solution of the optimization positioning problem. Taking into account the features of the loading manipulator in the automatic mode, new tasks for further research are defined, and this is the solution of the trajectory problems, the synthesis problems of the program control move-ments of the executive units to obtain the necessary trajectories and the laws of movement of loads along them.

Ключевые слова: погрузочный манипулятор, упаковка с овощами, структурный синтез, степень подвижности; зона обслуживания, электроцилиндр, погрузочный робот.

Key words: loading manipulator, packaging with vegetables, structural synthesis, degree of mobility; service area, electric cylinder, loading robot.

Цитирование. Николаев М.Е., Несмиянов И.А., Фомин С.Д. Обоснование структуры манипулятора мобильного погрузчика сеток с овощами. Известия НВ АУК. 2019. 2(54). 389397. DOI: 10.32786/2071-9485-2019-02-46.

Citation. Nikolaev M.E., Nesmiyanov I.A., Fomin S.D. Justification of the structure of the manipulator mobile loader nets with vegetables. . Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2019. 2(54). 389-397. (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2019-02-46.

Введение. На долю грузопереработки штучных грузов в сельском хозяйстве приходится значительная доля ручного труда: по некоторым источникам, в овощеводстве этот показатель достигает 45 %.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА, НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

В Волгоградской области, как и в других регионах, уборка лука-репки в подавляющем большинстве производится по раздельной технологии: выкапывание - сушка -подбор. Для сбора лука используются чаще всего сетки, в такой таре он и реализуется. Погрузка сеток на транспортные средства осуществляется вручную, затаривают в сетки также и морковь.

В современном мире на данный момент большое применение находят мобильные роботы, исполнительным органом большинства которых является манипулятор. В агропромышленном комплексе манипуляционные роботизированные системы применяются для сбора, обработки, сортировки, упаковки различной сельскохозяйственной продукции. В связи с этим исследования по разработке и внедрению роботов-манипуляторов в сельском хозяйстве являются весьма актуальными, особенно на современном этапе перехода к интеллектуальным технологиям и цифровому сельскому хозяйству, высвобождению человека от монотонного физически тяжелого труда [10, 8, 6, 5].

Целью исследования является разработка роботизированного погрузчика сеток с овощами, обоснование его структуры с точки зрения управляемых движений захвата. При этом решаются задачи, направленные на создание погрузочного манипулятора для применения в технологических процессах при производстве и переработке сельскохозяйственной продукции, позволяющего заменить или облегчить труд человека, в частности, для автоматизированного подбора сеток с овощами с поля.

Материалы и методы. Погрузка сеток с овощами на грузовую платформу или в кузов подразумевает позиционирование захвата, т.е. перевод его из начального положения в конечное, затем происходит ориентирование захвата относительно сетки с овощами, захват её и перемещение в точку выгрузки. Таким образом, захват погрузочного манипулятора должен иметь возможность перемещаться относительно шасси по трем координатам х, у, z. В свою очередь, захват должен иметь дополнительную подвижность, ориентирующую его в пространстве. Для обеспечения маневренности в базовой плоскости манипулятор должен быть кинематически избыточен, т.е. количество его обобщенных координат должно превышать количество ориентирующих координат захвата.

Все эти движения подразумеваются с некой заданной степенью точности и при постоянной технологической скорости шасси мобильного роботизированного средства.

Для решения поставленных задач автоматизации погрузочных работ на уборке упакованных в сетки овощей (лук, морковь) предлагается конструкция роботизированного погрузчика, устанавливаемого на самоходное шасси (рисунок 1).

Рисунок 2 - Роботизированный манипулятор на самоходном шасси

391

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

На раму шасси крепится пространственный параллерограммный механизм 1, который обеспечивает горизонтальное положение платформы 2 при различных углах наклона. К платформе 2 крепится манипулятор-трипод 3 в виде треугольной пирамиды, а к его выходному звену 4 (многоподвижному шарнирному узлу) подвешивается управляемый клещевой захват 5. Захват выполнен самоустанавливающимся и под действием силы тяжести всегда занимает вертикальное положение, что позволяет захватывать упаковки с овощами в виде сеток, установленные в поле вертикально. Манипуля-тор-трипод обеспечивает перемещение захвата сеток по ширине кузова самоходного шасси по трем декартовым координатам х, у, z.

Заданная степень подвижности захвата обеспечивается обобщенными координатами манипулятора, являющимися звеньями переменной длины. В данном случае это три цилиндра манипулятора-трипода и цилиндр поворота коромысел параллелограмм-ного механизма. Таким образом, степень подвижности точки крепления захвата W=4.

К наиболее важным задачам при разработке манипуляторов параллельно-последовательной структуры относится структурный и параметрический синтез рациональных кинематических схем таких манипуляторов. Одним из основных требований, определяющих работоспособность манипуляторов, является обеспечение подхода рабочего органа манипулятора к требуемым точкам объекта обслуживания с заданной ориентацией рабочего органа. Избыточные связи или излишние подвижности приводят к потере устойчивости механической системы, вероятности заклинивания, повышенному износу вследствие больших углов давления в шарнирах, поэтому одна из важнейших задач, которые необходимо решить, - это рациональное обоснование подвижности шарниров манипулятора и выбор их класса [1].

Используя известные зависимости Сомова-Малышева-Чебышева по определению степеней подвижности механизмов W, а также зависимости для манипуляционных систем, подобных рассматриваемой и полученные в работах [9], сформулировали задачу условной оптимизации в следующем виде:

к=Ергп,

где Ж(п, р)- целевая функция; п - число подвижных звеньев механизма; pi - количество кинематических пар /-й подвижности; к - количество независимых контуров Гохмана.

Исходя из общей постановки задачи условной оптимизации, задавшись конкретным значением целевой функции W=4, система становится вполне определима и примет вид

При выбранном критерии - минимизации подвижных звеньев п ^-тт с ограничениями п>0, р5>0, р4>0, р3>0 - система преобразуется к виду оптимизационной

6п-5р5-4р4-3рз= Ж(п, р/),

Р5+Р4+Рз>^+ПШп, р5+2р4+3рз>Ж+6к,

(1)

<

6п - 5р5 - 4р4 - 3р3 = 4,

р5 + р4 + р3 > 7

р5 + 2р4 + 3р3 > 22,

3 + п > 12,

(2)

задачи:

***** ИЗВЕСТИЯ *****

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

2/з+5/б р5+2/зр4+1/2 рэ^тш, р5+р4+рз>7,

(3)

р5+2р4+3рз>22.

Для решения системы (3) применимы методы линейного программирования, при этом ее удобнее привести к матричному виду:

Х=ЛлВ (4)

где Л = ( 5/ /6 1 2/ /3 1 1/ ^ /2 1 , В = ( 2/ ^ Г " /3 7

1 V 2 3 V 22 V V

Тогда:

( Р5 ^

Ра =

V Р3 V

( 5/ 2/ 1/ ^ -1 ( 2/Л г- /3

/6 /3 /2

1 1 1 7

1 2 3 22

(5)

В связи с тем, что решений (5) может быть несколько, необходимо сузить круг получаемых результатов введением ограничений, например задав ограничения на кинематические пары IV класса - р4=0 и ограничив кинематические пары III класса до одной - р3<1 (сферический шарнир в узле 4, рисунок 1).

Тогда решение становится единственным: р5=19, р4=0, р3 = 1.

Таким образом, в механизме манипулятора необходим один сферический шарнир в месте крепления захвата, а все остальные кинематические пары будут однопо-движными (V класса).

Результаты и обсуждение. Геометрические параметры механизма определены из условия обеспечения необходимых кинематических характеристик и обоснованы таким образом, чтобы обеспечивать ширину зоны обслуживания захвата больше ширины кузова самоходного шасси (рисунок 2). Расчетная вместимость кузова составляет 24 сетки, установленные в вертикальном положении (800-860 кг) [4, 3].

Рисунок 2 - Схема технологического процесса подбора сеток с овощами

393

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Степень подвижности захвата манипулятора составляет W=6, из них пять управляемых степеней подвижности и одна неуправляемая (самоустанавливающаяся). Управляемыми степенями подвижности являются электроцилиндры поворота паралле-лограммного механизма 1, механизма манипулятора-трипода 2 и клещевого захвата. При номинальной рабочей скорости движения штоков электроцилиндров до Vшт=0,25 м/с потребная мощность электродвигателя каждого исполнительного привода составляет Мпот=0,82 кВт.

Базовая маневренность (маневренность в продольной плоскости агрегата) плоскости согласно формуле Озола [6]:

тб = 2 /кп-3 = 4-3=1, (6)

где /кп - сумма степеней свободы кинематических пар, обеспечивающих движение в базовой плоскости.

Вследствие ненулевой маневренности в базовой плоскости, а соответственно, кинематической избыточности манипулятора, задача позиционирования его захвата принимает бесконечное множество решений и механизм может принимать множество возможных конфигураций. Задача позиционирования решалась методами нелинейного программирования, в частности, методом множителей Лагранжа [2].

Синтез ориентирующих программных перемещений исполнительных звеньев манипулятора (траекторная задача) с избыточными координатами предполагается осуществить совместным решением прямой задачи манипулятора-трипода параллельной структуры, конфигурация которого описывается методом 1-координат, и обратной задачи определения обобщенных координат манипуляционного захватного устройства по задаваемым абсолютным координатам рабочего органа. Задачу синтеза оптимальных законов перемещением рабочего органа манипулятора предполагается решать из условия комплексного критерия качества с учетом динамических свойств исполнительных механизмов и электроприводов.

Не во всех случаях прямолинейная траектория применима для перемещения объектов манипулирования, часто возникают задачи обхода препятствий. Такими препятствиями в нашем случае (рисунок 2) являются борта кузова и сетки с овощами в кузове. Препятствиями изначально принимаются сетки, лежащие на боку на поле, т.к. данный вид захвата не позволяет надежно захватывать сетки с овощами, расположенными не вертикально. Применение в случаях обхода препятствий кусочно-линейных участков траектории чаще всего даже удлиняет суммарную длину перемещения груза, резкое изменение направления перемещения выходного звена вызывает возникновение инерционных нагрузок на перемещаемый груз и манипулятор в целом. Таким образом, движение выходного звена манипулятора-трипода может быть реализовано по различным траекториям. Однако при планировании траекторий предпочтительны те законы, при реализации которых как можно меньше исполнительных звеньев манипулятора совершает возвратно-поступательные движения. Все это реализовывается бортовой системой управления мобильного погрузочного робота [7, 11-15].

Заключение. Обоснована структура механизма манипулятора погрузочного робота, решена задача условной оптимизации. На основании проведенного кинематического анализа обоснована зона обслуживания, полностью перекрывающая кузов самоходного колесного шасси. Предварительные расчеты показывают, что создание погрузочного робота-манипулятора возможно с использованием электроцилиндров с мощностью приводных электродвигателей до 1 кВт и напряжением питания 24 В, таким условиям удовлетворяют электроцилиндры САНВ-21 SKF, обеспечивающих скорости перемещения штоков до 45 мм/с при номинальном развиваемом усилии 2300 Н.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Основными преимуществами манипулятора с электроцилиндрами являются: высокий, по сравнению с традиционными манипуляторами, показатель грузоподъемности; низкая металлоемкость; отсутствие вредного воздействия на окружающую среду за счет использования экологичного электромеханического привода.

Предлагаемый сельскохозяйственный погрузочный робот с манипулятором параллельно-последовательной структуры позволит ускорить технологические процессы производства, такие как сбор урожая, погрузочно-разгрузочные и транспортные работы, обеспечив сохранность и качество выпускаемой продукции.

Библиографический список

1. Глазунов, В.А. Пространственные механизмы параллельной структуры [Текст] / В.А. Глазунов, А.Ш. Колискор, А.Ф. Крайнев. - М.: Наука, 1991. - 95 с.

2. Задача позиционирования манипулятора параллельно-последовательной структуры с управляемым захватным устройством [Текст] / В.В. Жога, В.В. Дяшкин-Титов, И.А Несмиянов, Н.С. Воробьева // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2016. - Т. 17. -№ 8. - С. 525-530.

3. К определению зоны обслуживания мобильного манипулятора-трипода [Текст] / В.М. Герасун, В.В. Жога, И.А. Несмиянов, Н.С. Воробьева, В.В. Дяшкин-Титов // Машиностроение и инженерное образование. - 2013. - №3. - С. 2-8.

4. Кинематический анализ механизма параллельной структуры для работы в агрессивных средах [Текст] / А.В. Антонов, В.А. Глазунов, А.К. Алешин, Г.В. Рашоян, М.М. Лактионова // Проблемы машиностроения и надежности машин. - 2018. - № 2. - С. 3-10.

5. Манипуляторы для мобильных роботов. Концепции и принципы проектирования [Текст] / В.М. Герасун, В.И. Пындак, И.А. Несмиянов, В.В. Дяшкин-Титов, В.Е. Павловский // Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша. - 2012. - №44. - 24 с.

6. Обоснование параметров механизмов перемещения контейнеров на погрузочно-транспортном агрегате [Текст] / М.Н. Шапров, И.С. Мартынов, М.А. Садовников, А.В. Седов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2019. - № 1 (53). - С. 299-306.

7. Разработка базы моделей манипулятора параллельно-последовательной структуры [Текст] / Н.С. Воробьева, В.В. Жога, В.В. Дяшкин-Титов, А.В. Дяшкин // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2017. - № 9 (194). - С. 143-152.

8. Развитие работ по созданию робототехники сельхозназначения [Текст] / З.А. Годжа-ев, А.П. Гришин, И.А. Пехальский, А.А. Гришин, В.А. Гришин // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. -2016. -№ 119. - С. 488-502.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

9. Семенов, Ю.А. Структурный анализ механизмов [Текст] / Ю.А. Семенов, Н.С. Семенова // Теория механизмов и машин. - 2003. - Т. 1. - № 2 (2). - С. 3-14.

10. Тенденции развития средств механотроники, автоматизации и роботизации для синтеза новых высокопроизводительных технологий, и машин в сельском хозяйстве [Текст] / З.А. Годжаев, В.К. Хорошенков, Н.Т. Гончаров, Е.Н. Ильченко // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2018.- № 3 (329). - С. 4-16.

11. Glazunov, V.A. The control complex robotic system on parallel mechanism [Tekst]/ V.A. Glazunov, S.V. Kheylo, A.V. Tsarkov // Studies in Systems, Decision and Control. - 2019. - Vol. 174. - P. 137-146.

12. Programmable movement synthesis for the mobile robot with the orthogonal walking drivers [Tekst] / V. Zhoga, V. Skakunov, I. Shamanov, A. Gavrilov // Lecture Notes in Mechanical Engineering. - 2016. - Р. 135-147.

13. Processing of data from the camera of structured light for algorithms of image analysis in control systems of mobile robots [Tekst] / V. Skakunov, V. Belikov, V. Zhoga, I. Nesmiyanov // Lecture Notes in Mechanical Engineering. - 2016. - Р. 149-158.

14. Synthesis of control algorithm and computer simulation of robotic manipulator-tripod [Tekst] / I. Nesmianov, N. Vorob'eva, V. Dyashkin-Titov, V. Zhoga, V. Skakunov, S. Terekhov, V. Egunov, F.A.H. Al-Hadsha // Communications in Computer and Information Science. - 2015. - Т. 535. - С. 391-403.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

15. The architecture of the control system for the mobile process robot with walking movers [Tekst] / V.V. Zhoga, V.N. Skakunov, S.E. Terekhov, V.A. Belikov // International Review of Mechanical Engineering. - 2017. - T. 11. - № 5. - P. 337-342.

Reference

1. Glazunov, V. A. Prostranstvennye mehanizmy parallel'noj struktury [Tekst] / V. A. Glazunov, A. Sh. Koliskor, A. F. Krajnev. - M.: Nauka, 1991. - 95 p.

2. Zadacha pozicionirovaniya manipulyatora parallel'no-posledovatel'noj struktury s upravlyaemym zahvatnym ustrojstvom [Tekst] / V. V. Zhoga, V. V. Dyashkin-Titov, I. A Nesmiyanov, N. S. Vorob'eva // Mehatronika, avtomatizaciya, upravlenie. - 2016. - T. 17. -№ 8. - P. 525-530.

3. K opredeleniyu zony obsluzhivaniya mobil'nogo manipulyatora-tripoda [Tekst] / V. M. Gerasun, V. V. Zhoga, I. A. Nesmiyanov, N. S. Vorob'eva, V. V. Dyashkin-Titov // Mashinostroenie i inzhenernoe obrazovanie. - 2013. - №3. - P. 2-8.

4. Kinematicheskij analiz mehanizma parallel'noj struktury dlya raboty v agressivnyh sredah [Tekst] / A. V. Antonov, V. A. Glazunov, A. K. Aleshin, G. V. Rashoyan, M. M. Laktionova // Problemy mashinostroeniya i nadezhnosti mashin. - 2018. - № 2. - P. 3-10.

5. Manipulyatory dlya mobil'nyh robotov. Koncepcii i principy proektirovaniya [Tekst] / V. M. Gerasun, V. I. Pyndak, I. A. Nesmiyanov, V. V. Dyashkin-Titov, V. E. Pavlovskij // Preprint IPM im. M. V. Keldysha. - 2012. - №44. - 24 p.

6. Obosnovanie parametrov mehanizmov peremescheniya kontejnerov na pogruzochno-transportnom agregate [Tekst] / M. N. Shaprov, I. S. Martynov, M. A. Sadovnikov, A. V. Sedov // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2019. - № 1 (53). - P. 299-306.

7. Razrabotka bazy modelej manipulyatora parallel'no-posledovatel'noj struktury [Tekst] / N. S. Vorob'eva, V. V. Zhoga, V. V. Dyashkin-Titov, A. V. Dyashkin // Izvestiya YuFU. Tehnicheskie nauki. - 2017. - № 9 (194). - P. 143-152.

8. Razvitie rabot po sozdaniyu robototehniki sel'hoznaznacheniya [Tekst] / Z. A. Godzhaev, A. P. Grishin, I. A. Pehal'skij, A. A. Grishin, V. A. Grishin // Politematicheskij setevoj ]lektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. -2016. - № 119. - P. 488-502.

9. Semenov, Yu. A. Strukturnyj analiz mehanizmov [Tekst] / Yu. A. Semenov, N. S. Semenova // Teoriya mehanizmov i mashin. - 2003. - T. 1. - № 2 (2). - P. 3-14.

10. Tendencii razvitiya sredstv mehanotroniki, avtomatizacii i robotizacii dlya sinteza novyh vysokoproizvoditel'nyh tehnologij, i mashin v sel'skom hozyajstve [Tekst] / Z. A. Godzhaev, V. K. Horoshenkov, N. T. Goncharov, E. N. Il'chenko // Fundamental'nye i prikladnye problemy tehniki i tehnologii. - 2018. -- № 3 (329). - P. 4-16.

11. Glazunov, V.A. The control complex robotic system on parallel mechanism [Tekst]/ V.A. Glazunov, S.V. Kheylo, A.V. Tsarkov // Studies in Systems, Decision and Control. - 2019. - Vol. 174. - P. 137-146.

12. Programmable movement synthesis for the mobile robot with the orthogonal walking drivers [Tekst] / V. Zhoga, V. Skakunov, I. Shamanov, A. Gavrilov // Lecture Notes in Mechanical Engineering. - 2016. - P. 135-147.

13. Processing of data from the camera of structured light for algorithms of image analysis in control systems of mobile robots [Tekst] / V. Skakunov, V. Belikov, V. Zhoga, I. Nesmiyanov // Lecture Notes in Mechanical Engineering. - 2016. - P. 149-158.

14. Synthesis of control algorithm and computer simulation of robotic manipulator-tripod [Tekst] / I. Nesmianov, N. Vorob'eva, V. Dyashkin-Titov, V. Zhoga, V. Skakunov, S. Terekhov, V. Egunov, F.A.H. Al-Hadsha // Communications in Computer and Information Science. - 2015. - T. 535. - C. 391-403.

15. The architecture of the control system for the mobile process robot with walking movers [Tekst] / V.V. Zhoga, V.N. Skakunov, S.E. Terekhov, V.A. Belikov // International Review of Mechanical Engineering. - 2017. - T. 11. - № 5. - P. 337-342.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Информация об авторах Николаев Максим Евгеньевич, аспирант кафедры «Механика» Волгоградского государственного аграрного университета (РФ, 400002, г. Волгоград, Университетский пр., 26). E-mail: mr.maks.nikolaev.1994@mail.ru.

Несмиянов Иван Алексеевич, декан инженерно-технологического факультета, профессор кафедры «Механика» Волгоградского государственного аграрного университета (РФ, 400002, г. Волгоград, Университетский пр., 26), доктор технических наук, доцент. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2107-1441. E-mail: ivan_nesmiyanov@mail.ru.

Фомин Сергей Денисович, заведующий Центром наукометрического анализа и международных систем индексирования, доцент кафедры «Механика» Волгоградского государственного аграрного университета (РФ, 400002, г. Волгоград, Университетский пр., 26), доктор технических наук, доцент.

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7910-9284. E-mail: fsd_58@mail.ru.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

УДК: 635.21:633.491:631.671.1:631.559.2 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-02-47

МОНИТОРИНГ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА КАРТОФЕЛЬНОГО ПОЛЯ В УСЛОВИЯХ СУБАРИДНОЙ ЗОНЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ

MONITORING OF THE HYDROTHERMAL MODE OF THE POTATO FIELD IN THE CONDITIONS OF THE SUBARID ZONE WITH THE USE OF THE IMITATION MODEL

В.В. Бородычев1, академик РАН, доктор сельскохозяйственных наук

А.А' Бубер , аспирант Ю.П. Добрачев2, доктор технических наук

1 2 2 V.V. Borodychev , A.A. Buber , Yu.P. Dobrachev

1 Волгоградский филиал ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова», Волгоград 2 ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова», Москва

1 Volgograd branch of the Federal State Budget Scientific Institution «All-Russian research Institute of hydraulic engineering and land reclamation» named after A. N.

Kostyakov, Volgograd

2Federal State Budget Scientific Institution «All-Russian research Institute of hydraulic engineering and land reclamation» named after. A. N. Kostyakov, Moscow

Дата поступления в редакцию 14.03.2019 Дата принятия к печати 17.06.2019

Received 14.03.2019 Submitted 17.06.2019

Приведено описание динамической модели формирования урожая «POTATO» для климатических условий сухостепной зоны Нижнего Поволжья. Имитационная модель, созданная в среде Microsoft Office - Excel, состоит из 3 основных блоков: блок «Начальные условия и входные данные», «Экологический блок», «Биологический блок». Расчет сроков созревания и ожидаемой урожайности выполняется в биологическом блоке по фактическим и прогнозным метеорологическим данным и планируемым ирригационным мероприятиям. Верификация и адаптация имитационной модели к почвенно-климатическим условиям проводились по результатам многофакторных полевых опытов с применением капельного орошения и мелкодисперсного дождевания на суглинистых светло-каштановых почвах юга Волгоградской области. Модель позволяет контролировать условия произрастания картофеля и управлять микроклиматом, водным и пищевым режимами с целью по-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.