Моделирование и анализ конструкции технологического адаптера для магнитно-импульсной обработки растений в садоводстве

The article analyzes the features of design of an adapter unit for magnetic-pulse processing (MPP) of plants. It is necessary for radiation of plants by a low frequency 0-100 Hz magnetic field with simultaneous additional synchronous exposure to light with 445-650 nm waves. Classification of the agricultural technological adapters is presented. Analysis of it showed that the electrocylinders with electronic control elements placed on a frame are suitable for construction of a technological adapter of MPP of plants better. In a software environment of Solid Works/Simulation by means of the module of physical simulation the authors visualized the kinematic 3D model of the technological adapter and create a mesh Finite Element Analysis. The studied model placed at fixing three-point hinged system. Load of 50 N was applied to the guideway in the place of fastening of the working elements MPP over the entire surface. The dynamic characteristics of technological adapter MPP, frequency analysis, analysis of stress-strain state of the structure and its components were estimated. The resonance frequencies values were obtained. Zones of concentration of tension 50 mm apart the upper point of fixing of the actuator to a guideway were determinated. Their maximum values reach 40 MPas. Features of distribution of tension dispersion of in these zones are revealed, spectrum of the equivalent tension of model are received. The resonance frequencies equal 0.2-9.2 I rad/s at different modes of vibration of the technological adapter. Resistance to impact of sinusoidal vibration is revealed. The found resonance frequencies are outside the range of the frequencies influencing the technological adapter in case of its operation and transportation. The modelling uncertainty is not more than 5 percent. In case of loading of the technological adapter with MPP working elements (magnetic inductors) of 50 N vertical offset of a guideway makes 1.16 mm. The developed technological adapter of manipulyatorny type, with the simplified construction and the reduced metal consumption, allows to automate completely magnetic-pulse processing of plants with a possibility of automatic adjustment to different agrotechnological parameters of plantings. Frequency of impulse and luminous radiation and time of exposure is showed on control box of the electronic device. Use of special technical means for impulse magnetic processing of garden cultures improves a rooting ability of cherry cuttings by 1.8 times, black chokeberry - by 1,4, blackberry and raspberry - by 1.5-2.0, honeysuckles - by 1.4 times in comparison with the untreated cuttings. The quantity of roots at the same time increases by 21-48 percent, length - for 25-61 percent. Application of MPP when growing of the implanted cuttings in the greenhouse increases survival obyf blackberry by 10 percent, honeysuckles - on 18, mountain ashes - by30 percent. The amount of cuttings growth increases by 14-46 percent.В статье проанализированы особенности конструкции технологического адаптера с электронным прибором магнитно-импульсной обработки (МИО) растений. Он необходим для облучения растений низкочастотным магнитным полем в диапазоне от 0 до 100 Гц с одновременным дополнительным синхронным облучением импульсами света с длинами волн оптического диапазона 445 и 650 нм. Представлена классификация существующих сельскохозяйственных технологических адаптеров. Ее анализ показал, что для конструкции технологического адптера МИО растений лучше подходят электроцилиндры с электронными элементами управления, закрепленные на раме технологического адаптера. В программной среде Solid Works/Simulation с помощью модуля физического моделирования визуализирована кинематическая 3D-модель технологического адаптера и создана сетка конечных элементов (Finite Element Analysis, FEA). Исследуемая модель расположена в местах крепления трехточечной навесной системы. К направляющей в месте крепления рабочих органов МИО приложена нагрузка по всей поверхности 50 Н. Проведены оценка динамических качеств технологического адаптера МИО, частотный анализ, а также анализ напряженно-деформированного состояния конструкции и узлов. Получены значения резонансных частот. Установлены зоны концентрации напряжений в 50 мм от верхней точки крепления актуатора к направляющей. Их максимальные значения достигают 40 мПа. Выявлены особенности распределения дисперсии напряжений в этих зонах, получены спектры эквивалентных напряжений модели. В результате частотного анализа найдены значения резонансных частот в диапозоне 0,2-9,2 рад/с на различных режимах вибрации технологического адаптера. Выявлена стойкость к воздействию синусоидальной вибрации. Найденные резонансные частоты лежат за пределами диапазона частот, воздействующих на технологический адаптер при его эксплуатации и транспортировании. Погрешность моделирования не превышает 5 процентов. Анализ напряженно-деформированного состояния конструкции технологического адаптера и его узлов показал, что при нагрузке технологического адаптера рабочими органами МИО (магнитными индукторами) 50 Н вертикальное смещение направляющей составляет 1,16 мм. Разрабатываемый технологический адаптер манипуляторного типа, с упрощенной конструкцией и сниженной металлоемкостью, позволяет полностью автоматизировать процесс магнитно-импульсной обработки растений с возможностью автоматической настройки к различным агротехнологическим параметрам насаждений. Частота импульсно-светового излучения и время экспозиции выставляется на блоке управления электронного прибора. Применение специальных технических средств импульсной магнитной обработки садовых культур улучшает укореняемость черенков вишни в 1,8 раза, аронии черноплодной - в 1,4, ежевики и малины - в 1,5-2 раза, жимолости - в 1,4 раза по сравнению с необработанными черенками. Количество корней при этом увеличивается на 21-48 процентов, длина - на 25-61 процент. Применение МИО при доращивании укорененных черенков в теплице повышает приживаемость ежевики на 10 процентов, жимолости - на 18, рябины - на 30 процентов. Прирост побегов увеличивается на 14-46 процентов

Структура и газочувствительные свойства оксидных композиций WO3—In2O3 и WO3—Co3O4

Nanocrystalline tungsten oxide (WO3), indium oxide (In2O3), cobalt oxide (Co3O4) and mixed composites with different WO3—In2O3 and WO3—Co3O4 ratios were obtained by the sol-gel method after calcination of xerogels at 400—600 °C. The morphology, phase composition, and structural features of the materials obtained were studied by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, and scanning electron microscopy. The increase in the gas sensitivity of the joint composition compared to the initial oxides can be explained by a decrease in the crystallite size and an increase in the specific surface, as well as by the dependence of the surface state of the grains on the composition. The highest sensory response to nitrogen dioxide in both compositions lies in the range of 130—150 °C, and to carbon monoxide, above 230 °C. Low-power planar nitrogen dioxide sensors with a sensitivity of << 1 ppm and power consumption ≤ 85 mW were produced.Создание оксидных композиций является одним из перспективных способов увеличения чувствительности и селективности полупроводниковых газовых сенсоров на основе SnO2, In2O3, WO3 и других оксидов. Исследовали нанокристаллические оксид вольфрама (WO3), оксид индия (In2O3), оксид кобальта (Co3O4) и смешанные композиты с различными соотношениями WO3—In2O3 и WO3—Co3O4, полученные золь-гель методом после прокаливания ксерогелей при 400—600 °C. Морфологию, фазовый состав и особенности структуры полученных материалов изучали методами рентгеновской дифракции, инфракрасной спектроскопии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии. Установлена возможность получения стабильной микроструктуры в наногетерогенных композициях WO3—In2O3, WO3—Со3O4. Рост размера зерен WO3 и In2O3, WO3 и Co3O4 при термической обработке в смешанных композициях замедляется по сравнению с индивидуальными оксидами. Рост газовой чувствительности композиций по сравнению с исходными оксидами может быть объяснен снижением размеров кристаллитов и увеличением удельной поверхности, а также зависимостью поверхностного состояния зерен от состава композиции. Наиболее высокий сенсорный отклик к диоксиду азота в обеих композициях лежит в интервале 130—150 °С, к оксиду углерода — выше 230 °С. Изготовлены маломощные планарные сенсоры диоксида азота с чувствительностью << 1 ppm и потребляемой мощностью ≤ 85 мВт

Интеллектуальные технологии и роботизированные машины для возделывания садовых культур

The existing models of industrial robots cannot perform technological processes of apple harvesting. It is noted that there is a need for developing special actuators, grippers and new control algorithms for harvesting horticulture products. (Research purpose) The research aimed to develop an intelligent control system for horticulture industrial technologies and robotic techniques for yield monitoring and fruit harvesting. (Materials and methods) The research methodology was based on such modern methods as computer modeling and programming. In particular, the following methods were applied: systems analysis, artificial neural networks theory, pattern recognition, digital signal processing. The development of software, hardware and software was carried out in accordance with the requirements of GOST technical standards. The following programming languages were used: (C / C ++)-based  OpenCV library, Spyder Python Development Environment, PyTorch and Flask frameworks, and JavaScript. Image marking for training neural networks was carried out via VGG ImageAnnotator and in Labelbox. The design process was based on the finite element method, CAD SolidWorks software environment. (Results and discussion) An intelligent management system for horticulture industrial technologies has been created based the on the «Agrointellect VIM» hardware and software complex. The concept of the system is shown to be implemented via computer and communication technology, robotic machines, the software for collecting, organizing, analyzing and storing data. The gripper proves to fix an apple gently and holds it securely. Depending on the size, the fruit fixation time is 1.5-2.0 seconds, the fruit maximum size is 85 per 80 millimeters , and its maximum weight is 500 grams. (Conclusions) The developed intelligent control system for industrial technologies based on «Agrointellect VIM» hardware and software complex ensures the efficient real-time processing of information necessary for the design of intelligent agricultural technologies using robotic machines and artificial intelligence systems.Показали, что существующие модели промышленных роботов не могут выполнять технологические процессы уборки урожая яблок. Отметили необходимость разработки специальных исполнительных устройств, захватных приспособлений и новых алгоритмов управления для сбора урожая в садоводстве. (Цель исследования) Разработать систему интеллектуального управления промышленными технологиями в садоводстве и роботизированные технические средства для мониторинга урожайности и сбора плодов. (Материалы и методы) Использовали современные методы компьютерного моделирования и программирования. Применили методологию системного анализа, теорию искусственных нейронных сетей, распознавание образов, цифровую обработку сигналов. Разработку программного обеспечения программно-аппаратных средств проводили в соответствии с требованиями ГОСТ. Использовали языки программирования С/С++ с библиотекой OpenCV, Python-среду разработки Spyder, фреймворк PyTorch и Flask, а также JavaScript. Разметку изображений для обучения нейронных сетей провели в VGG ImageAnnotator и в Labelbox. При проектировании оперировали методом конечных элементов, программной средой САПР SolidWorks. (Результаты и обсуждение) Создали систему интеллектуального управления промышленными технологиями в садоводстве на базе программно-аппаратного комплекса «Агроинтеллект ВИМ». Показали, что концепция системы реализуется с помощью компьютерной и коммуникационной техники, роботизированных машин, программного обеспечения для сбора, систематизации, анализа и хранения данных. Определили, что захват аккуратно фиксирует яблоко и надежно удерживает его. Время на фиксацию плода в зависимости от размера составляет 1,5-2,0 секунды, максимальные размеры плода – 85 на 80 миллиметров, а его максимальный вес – 500 граммов. (Выводы) Разработанный программно-аппаратный комплекс системы интеллектуального управления промышленными технологиями «Агроинтеллект ВИМ» обеспечивает оперативную обработку в реальном времени информации, необходимой для проектирования интеллектуальных агротехнологий с применением роботизированных машин и систем искусственного интеллекта

Магнитно-импульсная обработка семян земляники садовой

Currently, there are many techniques, products, technologies, technical means, etc. for targeted impact on seed crops and the environment their development, with the aim of obtaining stable yields. Along with traditional methods to improve productivity there are alternative, such as low-frequency pulsed electromagnetic fields. The authors give classification of methods of strawberry seeds preparation for sowing and present the results of a laboratory experiment on the irradiation of Zenga Zengana variety seeds. The effect of pulsed low frequency magnetic field on seed germination and growth of strawberry seedlings at different conditions of treatment (frequency, duty cycle and exposure and exposure time) was established experimentally. The data obtained in the experiment are statistically processed. Confidence intervals for mathematical expectations for each experiment were determined. Germination energy of the seeds treated by a pulsed magnetic field was changed from 29 to 47 percent, germination was from 34 to 48 percent. The maximum of the increment of germination of irradiated seeds compared to control sample was 14 percent. The best germination corresponds to the 16 Hz frequency of exposure and 360 seconds exposure time when 5 mT induction. A further increase time and frequency of exposure reduced germination energy by 5 percent. The pulsed electromagnetic fields affect positively the linear dimensions of sprouts. The average root length in the experimental variant (16 Hz, 360 seconds) compared to the control was greater by 24 percent; sprouts height increased by 28.2 percent and weight by 33.3 percent. The pulsed low frequency electromagnetic fields could be put to good use to improve sowing qualities of the garden strawberry seeds.В настоящее время существует большое количество методов, препаратов, технологий и технических средств для целенаправленного воздействия на семена сельскохозяйственных культур и среду их развития с целью получения стабильного урожая. Наряду с традиционными методами для повышения продуктивности существуют альтернативные, например низкочастотные импульсные электромагнитные поля. В статье приведена классификация методов подготовки семян земляники садовой к посеву и представлены результаты проведения лабораторного эксперимента по облучению семян сорта Зенга Зенгана. Экспериментально установлено влияние импульсного низкочастотного магнитного поля на всхожесть семян и рост сеянцев земляники садовой при различных режимах обработки и функционирования разработанного нами аппарата магнитно-импульсной обработки растений. Проведена статистическая обработка экспериментальных данных, определены доверительные интервалы для математических ожиданий по каждому эксперименту. Показали, что энергия прорастания семян, обработанных импульсным магнитным полем, изменялась от 29 до 47 процентов, всхожесть - от 34 до 48 процентов. Максимальное приращение всхожести облученных семян по сравнению с контрольным образцом составило 14 процентов. Наилучшая всхожесть соответствует частоте облучения 16 Гц и времени экспозиции 360 с при индукции в зоне обработки 5 мТл. Определили, что дальнейшее увеличение времени экспозиции и частоты облучения снизило энергию прорастания на 5 процентов. Выявили положительное влияние импульсных электромагнитных полей на линейные размеры ростков. Отметили, что средняя длина корня в опытном варианте (16 Гц, 360 с) по сравнению с контрольным была больше на 24 процента; высота ростков увеличилась на 28,2 процента, их масса - на 33,3 процента. Показали возможность и эффективность использования импульсного электромагнитного поля низкой частоты для повышения посевных качеств семян земляники садовой

Исследование условий съема ягод земляники садовой роботизированными машинами

The paper presents a description of a newly developed device for the robotic harvesting of garden strawberry. The device features versatility, the simplicity of design, ease of adaptation to an automated platform. (Research purpose) To study the conditions for harvesting garden strawberry with robotic machines, develop a method for picking berries and determine the parameters of the working element for robotic harvesting, taking into account the mechanical impact on berries and the degree of the berry damage. (Materials and methods) The authors prepared an experimental methodology of studying the physical-and-mechanical properties of garden strawberry and calculated the critical speed of the impact of berries when picked by the working element. To prove the effectiveness of the working element operation, a comprehensive analysis of the physical-and-mechanical parameters of berries was carried out. (Results and discussion) The study has shown that the strength of garden strawberry is largely dependent on such major factors as cultivation conditions, as well as the variety and size of berries. It has been found that the specific strength of various parts of berries ranges from 0.0094 to 0.0262 kilogram-force per square meter. The skin of the Zenga-Zengana and Rarekot varieties has proved to possess the greatest strength, while that of the Festivalnaya variety - the smallest one. The authors have shown that the base and the tops of berries are about 1.2 times stronger than the skin of their rest part. It has been found that the berry shell has the property of elasticity. When berries are squeezed, their deformation is proportional to the load applied. The authors have proposed a design of a moving robotic platform with a cutting working element mounted on a manipulator. As a result, berry removal can be implemented by cutting the stem with the least damage. (Conclusions) The authors have proposed a device for the robotic harvesting of garden strawberry, which is distinguished among its counterparts by its ability to significantly reduce the mechanical impact on the target object, as well as preserve the appearance and quality characteristics of berries.Описали новое устройство для роботизированного сбора урожая земляники садовой. Оно отличается универсальностью, простотой конструкции, удобством адаптации с автоматизированной платформой. (Цель исследования) Изучить условия для съема ягод земляники садовой роботизированными машинами, разработать способ съема ягод и обосновать параметры рабочего органа для роботизированной уборки с учетом механического воздействия на ягоду и степени ее повреждения. (Материалы и методы) Подготовили экспериментальную методику исследования физико-механических свойств ягод земляники садовой и рассчитали критическую скорость удара ягоды при сборе рабочим органом. Для обоснования эффективности рабочего органа провели комплексный анализ физико-механических параметров ягод. (Результаты и обсуждение) Установили, что плотность ягоды земляники садовой в значительной степени зависит от условий возделывания, сорта и размера ягоды. Выявили, что удельная плотность различных частей ягоды в находится в диапазоне 0,0094-0,0262 килограм-силы на квадратный метр. Выявили, что наибольшей прочностью обладает кожица ягод сортов Зенга-Зенгана и Редкоут, а наименьшей – Фестивальная. Показали, что основание и вершина ягоды примерно в 1,2 раза прочнее кожицы остальной ее части. Подтвердили, что оболочка ягоды обладает свойством упругости. Определили, что в процессе сжатия ягоды ее деформация пропорциональна нагрузке. Предложили конструкцию роботизированной движущейся платформы. Закрепили срезающий рабочий орган на манипуляторе. Обеспечили съем ягоды путем среза плодоножки с наименьшими повреждениями. (Выводы) Предложили устройство для роботизированного сбора ягод земляники садовой, которое выгодно отличается от аналогов тем, что дает возможность существенно снизить механическое воздействие на целевой объект, сохранить внешний вид и качественные характеристики ягоды

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РОБОТОТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА C ОПРЫСКИВАТЕЛЕМ И МОДУЛЕМ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ РАСТЕНИЙ В САДОВОДСТВЕ

Robotic machines use in farming allows to create highly intellectual automated agricultural production, to replace completely a manual work, minimize the negative effects of chemicals on human and to reduce the losses of working hours connected with a human factor. The authors analyzed features of a design and technological using of the worked out in VIM robotic mean with a sprayer for low-growing cultures and the module of magnetic-pulse processing of plants in horticulture. Parameters of robotic mean are proved: engine capacity is 36 h.p., track width of forward wheels of 1260 mm, back ones - 1410 mm, a ground clearance height - 350 mm, the total length of the unit is 4900 mm, the smallest turning radius is 5.6 m. Feasibility and efficiency of implementation combined method of plants processing (spraying and magnetic-pulse processing) by robotic means. This processing will make it possible to increase productivity by 25-30 percent due to stimulation of exchange processes in certain phases development of plants by weak low-frequency pulse magnetic fields in combination with additional synchronous radiation by light impulses 445 and 660 nanometers and targeted introduction of chemical crop-protection agents. Imitating mathematical modeling of mobility of a 3D robot model in the form set of bodies with various elastic characteristics in machine technologies of low-growing cultures cultivation in horticulture is carried out. Calculations dynamic behavior of robot body at various movement modes are made for model check. The schedules of robot movement parameters received subsequent to results of acceleration dynamics modeling are presented. The technique is offered and calculation of an indicator of local autonomy of task performance by unmanned robotic means for spraying with simultaneous magnetic-pulse processing of plants on the basis of the analysis of set of single indicators is made. Benefits of technological use robot in machine technologies in horticulture are determined.В современных условиях ведения сельского хозяйства использование роботизированных машин позволяет создавать высокоинтеллектуальное автоматизированное производство сельхозпродукции, полностью заменять ручной труд, минимизировать негативное воздействие химикатов на человека и сокращать потери рабочего времени, связанные с человеческим фактором. Проанализированы особенности конструкции и технологического применения разрабатываемого в ВИМ робототехнического средства с опрыскивателем для низкорастущих культур и модулем магнитно-импульсной обработки растений в садоводстве. Обоснованы параметры робототехнического средства: мощность двигателя 36 л.с., ширина колеи передних колес 1260 мм, задних - 1410 мм, дорожный просвет 350 мм, общая длина агрегата 4900 мм, наименьший радиус поворота 5,6 м. Выявлена целесообразность и эффективность внедрения совмещенного технологического приема обработки садовых растений (опрыскивание и магнитно-импульсная обработка) с помощью робототехнического средства. Такая обработка позволит повысить урожайность на 25-30 процентов вследствие стимуляции обменных процессов на определенных фазах развития растений слабыми низкочастотными импульсными магнитными полями в сочетании с дополнительным синхронным облучением импульсами света 445 нм и 660 нм и адресного внесения средств химической защиты растений. Проведено имитационное математическое моделирование подвижности 3D-модели робота в виде совокупности тел с различными упругодемпфирующими характеристиками в машинных технологиях возделывания низкорастущих культур в садоводстве. Для проверки модели проведены расчеты динамического поведения корпуса робота на различных режимах движения. Представлены графики параметров движения робота, полученных по результатам моделирования динамики разгона. Предложена методика и проведен расчет показателя локальной автономности выполнения задания беспилотным робототехническим средством на опрыскивании с одновременной магнитно-импульсной обработкой растений на основе анализа совокупности единичных показателей автономности. Определены преимущества технологического применения робота в машинных технологиях в садоводстве

Разработка системы автоматизированного управления агротехнологиями в садоводстве

The implementation of intelligent technologies in industrial horticulture is possible with the help of an automated system for managing production processes. (Research purpose) To develop and substantiate the parameters of an automated management system for agricultural technologies in horticulture with the ability to conduct land inspections using a mobile application. (Materials and methods) ADO.NET driver Npqsql was used for work with the database. Dapper was used as Object Relational Mapping. The web application used the Model View Controller design pattern, and Bootstrap as the css framework. Data visualization from the database was carried out using cloud technology, placing the site using a set of Internet Information Services. Jquery (a set of JavaScript functions) served as the main framework for working with the client-side of the program code. The authors also used the PostgreSql database management system. The mobile application was created in the Android studio integrated environment. (Results and discussion) The authors developed an automated system for managing agricultural technologies. They formed the structure of the hardware and software base. They created the system ability to operate in a dialogue mode with the user through forms, based on the algorithm for choosing the optimal options for technological processes in the horticultural products production. A mobile application was implemented to conduct digital land inspections. They determined the procedure for conducting land inspections by agronomists using a mobile application. (Conclusions) The authors developed a system for the automated technologies formation and management in horticulture, which provided operational processing of information flows in real time, reflecting the characteristics of the plants’ growth and state in critical phases of development. They provided modern recording devices and a mobile application operation. They showed that the system automatically optimized machine technologies for the cultivation of horticultural crops according to biological (realization of the potential biological productivity of crops) and economic (increasing the efficiency of using production resources) criteria.Реализация интеллектуальных технологий в промышленном садоводстве возможна с помощью автоматизированной системы для управления продукционными процессами. (Цель исследования) Разработать и обосновать параметры системы автоматизированного управления агротехнологиями в садоводстве с возможностью проведения наземных осмотров с помощью мобильного приложения. (Материалы и методы) Для работы с базой данных использовали ADO.NET-драйвер Npqsql. В качестве Object Relational Mapping применили Dapper. В веб-приложении использовали шаблон проектирования Model View Controller, в качестве css-фреймворка – Bootstrap. Визуализацию данных из базы провели по облачной технологии, разместив сайт с помощью набора сервисов Internet Information Services. Jquery (набор функций JavaScript) служит как основной фреймворк по работе с клиентской частью программного кода. Задействовали также систему управления базами данных PostgreSql. Мобильное приложение создали в интегрированной среде Android studio. (Результаты и обсуждение) Разработали автоматизированную систему для управления агротехнологиями. Сформировали структуру программно-аппаратной базы. Реализовали возможность работы системы в режиме диалога с пользователем посредством форм, на основе алгоритма выбора оптимальных вариантов технологических процессов при производстве продукции садоводства. Для проведения наземных осмотров в цифровом виде реализовали мобильное приложение. Определили порядок проведения наземных осмотров агрономами с помощью мобильного приложения. (Выводы) Разработали систему автоматизированного формирования и управления технологиями в садоводстве, которая обеспечивает оперативную обработку информационных потоков в реальном времени, отражающих особенности роста и состояния растений в критические фазы развития. Предусмотрели работу современных регистрирующих приборов и мобильного приложения. Показали, что система автоматически оптимизирует машинные технологийи возделывания садовых культур по биологическим (реализация потенциальной биологической продуктивности культур) и экономическим (повышение эффективности использования производственных ресурсов) критериям

Система автоматизированного управления параметрами агрегата магнитно-импульсной обработки растений в садоводстве

Lately, big attention is paid to environmentally friendly production in agriculture. One of the alternatives to the use of genetically modified organisms or production chemicals is influence on biological objects by electrophysical methods. The article presents the 3D model of the computer-aided design system "KOMPAS-3D" of an automated unit for magnetic-pulse treatment of plants.Its use will improve the productivity and environmental safety of horticultural crops at different technologies of production. Electronically controlled electrocylinders (actuators) for driving of the working tools (inductors) were sorted out. Actuators were designed for automatic adjustment of the working tools of the unit for agrotechnological parameters of plants, shafts lifting/lowering and extension in a vertical plane and inductors tilt angles up to 90 in the horizontal plane. Electrocylinders have a significant advantage in automatic control to other types of hinged lifting devices due to a high accuracy rate of movement and operation flexibility. The actuators with 12 V supply, 50 W power, the 200-600 mm operating rod stroke, 10-45 mm/s speed, 200-900 H load were sorted out through the study. These electrocylinders provide a change of operating width to 3.6 m, 300 mm lifting/lowering of the working elements with a weight of 50 N, changing the tilt angle of the inductors in the horizontal plane up to 75 degrees. As a result the process of plants irradiation can be automated. The principle of operation of the mobile unit for magnetic-pulse treatment of plants, the scheme of the automated system changing the operating width, maintenance the specified distances between and tilt angle between inductors and plants treated by the low-frequency magnetic field are presented. A flowchart describing the system operation algorithm and a program code of calculating the required displacement of the actuator rod in a Sublime Text were worked out. After setting the desired value of the distance to the object exposure a cycle is started. The cycle includes determining the current distance to the object, calculate the change of this parameter and stock moving to the required distance.В современном сельском хозяйстве большое внимание уделяется экологически чистому производству продукции. Одной из альтернатив применению генетически модифицированных организмов и использованию в производстве химических препаратов является электрофизическое воздействие на биологические объекты. В статье представлена 3D-модель системы автоматизированного проектирования «КОМПАС-3D» разрабатываемого автоматизированного агрегата для магнитно-импульсной обработки растений. Его применение позволит повысить урожайность и экологическую безопасность садовых культур при различных технологиях производства. В качестве привода рабочих органов агрегата (индукторов) подобраны электронно-управляемые электроцилиндры (актуаторы), предназначенные для автоматической подстройки рабочих органов агрегата под агротехнологические параметры растений, для подъема/опускания и выдвижения стрел в вертикальной плоскости, а также наклона индукторов на углы до 90 градусов в горизонтальной плоскости. Электроцилиндры предпочтительнее других типов навесных подъемных устройств, так как они обладают высокими показателями точности перемещения, а также гибкостью управления. В результате проведенного исследования подобраны актуаторы c питанием 12 В, мощностью 50 Вт, ходом штока 200-600 мм, скоростью 10-45 мм/с, нагрузкой 200-900 H. Такие электроцилиндры обеспечивают изменение ширины захвата агрегата до 3,6 м, подъем/опускание рабочих органов весом 50 Н на 300 мм, изменение угла наклона индукторов в горизонтальной плоскости до 75 градусов, что позволяет автоматизировать процесс облучения. Приведен принцип работы мобильного агрегата магнитно-импульсной обработки растений. Представлена схема автоматизированной системы изменения ширины захвата агрегата, поддержания заданного расстояния и угла наклона между индукторами и растениями, обрабатываемыми низкочастотным магнитным полем. Разработаны блок-схема, описывающая алгоритм работы системы, и программный код расчета требуемого перемещения штока актуатора в текстовом редакторе Sublime Text. После установки требуемого значения расстояния до объекта облучения запускается цикл, включающий в себя определение текущего расстояния до объекта, расчет изменения дистанции до объекта и перемещение штока на требуемое расстояние.

Управление движением сельскохозяйственной автономной роботизированной платформы

A model of the movement of a robotic platform adapted to the conditions of an industrial orchard is proposed. (Research purpose) Development of a motion control system for an autonomous robotic wheeled platform based on inertial and satellite navigation and traversed path calculation, which will allow it to move in an apple orchard and automatically perform various technological operations, such as fertilization, growth diseases control of, fruit harvesting. (Materials and methods) A mathematical model was developed to control the movement of a robotic platform, taking into account the turning radii of three types, the length of the arc of the performed circle, the speed of movement in the garden plantation rows using a garden electronic map. The method used allows implementing a program for the robotic platform automatic movement around a typical orchard using a minimum set of sensors, significantly reducing the load on the onboard computer processor and memory. Software, developed in the Python programming language, enables plotting the robotic platform route, displaying the movement trajectory, and indicating the positioning accuracy at each point in relation to the trees in the garden plantation rows, the movement speed and the wheel rotation angle. (Results and discussion) The robotic platform managed to autonomously pass the preset routes, while the interaction of the software and the robotic platform hardware was provided. A field testing of the developed software was performed. (Conclusions) The specified accuracy of the robotic platform positioning was confirmed for the 3.5-meter aisles of intensive orchards. The maximum deviation from the task map using satellite and inertial navigation system was 164 millimeters, which complies with the agrotechnical requirements for mechanized fruit harvesting.Предложили модель автономного движения роботизированной платформой адаптированной под условия промышленного плодового сада. (Цель исследования) Разработать систему управления движением автономной роботизированной колесной платформы на основе инерциальной и спутниковой навигации и расчета преодолеваемого пути для позиционирования в плодовом саду, с автоматическим выполнением различных технологических операций, таких как внесение удобрений, контроль роста и болезней, уборка урожая плодов. (Материалы и методы) Создали математическую модель для управления движением роботизированной платформы, учитывающую радиусы разворота трех типов, длину дуги выполняемой окружности, скорости движения в рядах садовых насаждений с использованием электронной карты сада. Использовали метод, который позволяет реализовать программу автоматического движения роботизированной платформы по типовому плодовому саду с применением минимального набора датчиков, существенно снижая нагрузку на процессор и память бортовых вычислителей. Разработали программное обеспечение на языке программирования Python, позволяющее строить маршрут движения роботизированной платформы, отображать траекторию движения с указанием точности позиционирования в каждой точке относительно деревьев в рядах садовых насаждений, скорости движения и угла поворота колес. (Результаты и обсуждение) Реализовали автономное выполнение роботизированной платформой заданных маршрутов, взаимодействие программы с аппаратной частью роботизированной платформы. Провели полевое тестирование разработанного программного обеспечения. (Выводы) Подтвердили заданную точность позиционирования роботизированной платформы в междурядьях садов интенсивного типа 3,5 метра, максимальное отклонение при движении по карте задания с использованием спутниковой навигации и инерциальной системы составило 164 миллиметра, что удовлетворяет агротехнические требования к механизированной уборке плодов