Сельскохозяйственный робот своими руками

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 19.09.2024

КАК СДЕЛАТЬ РОБОТА:
СХЕМЫ, МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ,
ПРОГРАММИРОВАНИЕ РОБОТОВ

Робототехника для начинающих. Как сделать робота в домашних условиях своими руками.
Как сделать простого робота и мини робота с программным управлением.
Программирование микроконтроллеров AVR. Схемы роботов. Описания. Примеры программ.

Об инверсном подключении моторов и о простейшем поисковом поведении. Робот будет не просто следовать на свет, а при его отсутствии замирать, но будет пытаться искать источник света, поворачиваясь в его поиске, или следовать по границе освещенного пространства. Кроме того, мы рассмотрим, как сделать робота, следующего по линии, с одним датчиком без использования дополнительных микросхем.

Сельскохозяйственная отрасль является перспективным рынком для внедрения разработок в области робототехники, поскольку использование подобных машин позволяет создавать высокоинтеллектуальное производство. В связи с этим в последние годы в агросекторе активизировалась работа по конструированию робототехнических устройств.

В основном такая техника предназначена для выполнения повторяющихся операций при возделывании различных сельскохозяйственных растений. При этом главная цель ее применения в аграрной отрасли состоит в замене человеческого труда, минимизации вредного воздействия химических средств на людей и окружающую среду, а также в повышении производительности предприятий и урожайности возделываемых культур.

Помимо этого, универсальная платформа способна перемещать полезный груз до 150 кг, а ее генератор — обеспечивать энергией непрерывную работу в течение 24 ч при одной заправке топливом. Основная идея создания такого устройства заключается в том, что фермер может купить только одну платформу и несколько необходимых ему модулей, а другие дополнения он сможет брать в аренду у специализирующейся на этом организации. Сегодня фирмой-изготовителем проводятся испытания робота в реальных условиях, а также осуществляется разработка варианта универсальной платформы меньшего размера и набора сменных модулей к ней. Такие маленькие аппараты могут действовать в составе групп, почти не уступая в производительности более крупным экземплярам.

В скором времени фирма Kubota также планирует начать продажи в Японии автономного трактора AgriRobo, выполняющего обычные процессы без оператора и с использованием GPS. Для его управления в сотрудничестве с фирмой Topcon и Канзасским государственным университетом было разработано программное обеспечение, с помощью которого перед началом операций создается рабочий план. Сочетание сонара и сканера обеспечивает безопасное обнаружение неподвижных и мобильных препятствий. Системы контроля и безопасности гарантируют, что машина не будет выполнять опасные маневры. Фирмой ведутся также работы по созданию зерноуборочных комбайнов и автономных аппаратов для возделывания риса.

Компания Fendt постепенно развивает проект создания автономных аграрных устройств под названием MARS, то есть Mobile Agricultural Robot Swarms — система мобильных сельскохозяйственных роботов. Программа была профинансирована Европейским союзом при содействии университета г. Ульме, который занимался разработкой аппаратов на спутниковой системе навигации для посадки кукурузы. Основная идея данного проекта заключается в производстве малогабаритного многофункционального робота, который будет работать автономно на электроприводе и управляться дистанционно за счет облачных технологий. Основополагающими в программе являются, в том числе, экологические факторы — снижение повреждения почвы, уменьшение выбросов углекислого газа в атмосферу и максимально бесшумные операции. Согласно планам компании, роботы будут переправляться на поле с помощью специального транспортного модуля, использующегося в качестве зарядного устройства и семенного бункера. Каждое устройство применяет специальное программное обеспечение, интерфейс которого позволяет задавать параметры поля, норму заделки семенного материала, густоту посадок, месторасположение культур и количество работающих машин. Параметры и данные сохраняются в облачном сервисе. Как заявляют представители Fendt, подобное решение дает возможность выполнять последующую почвообработку более точно и с меньшими финансовыми вложениями.

Компания Agrirobo совместно с Технологическим институтом и Университетом наук о жизни и окружающей среде в польском городе Вроцлаве также подготовила роботизированную систему обработки сельхозугодий Agribot. Машина представляет собой агрегат с двигателем мощностью 55 кВт и четырьмя независимыми движителями. Конструкция обеспечивает высокую проходимость по почве и малый радиус разворота, что позволяет механизму действовать в стесненных условиях. Спереди и сзади находятся стандартные узлы для навески разных орудий. Например, сзади может крепиться емкость для средств защиты растений, спереди — оборудование, выполняющее распыление рабочей жидкости. Управление роботом дистанционное, благодаря чему отсутствует риск вредного воздействия агрохимических препаратов на организм оператора. Для определения координат используется система GPS, а оценка производится с точностью до одного сантиметра. Ориентироваться на поле позволяют дополнительные датчики, а многие манипуляции осуществляются в автономном режиме. Робот способен реализовывать большинство основных операций — внесение средств защиты и удобрений, обрезку деревьев, кошение и другие.

ТОЧНОСТЬ И КОНТРОЛЬ

Созданный инженерами из австралийского университета робот Ladybird, то есть "божья коровка", работает на солнечных батареях. Название было продиктовано внешним сходством этих зарядных устройств с крыльями летающего насекомого. Механизм оснащен системой лазерного наведения и интегрированным автоматизированным манипулятором, с помощью которого можно собирать урожай. В задачи машины входят контроль над процессом выращивания овощей на всех стадиях, обнаружение вредителей, а также удаление сорных культур при необходимости. Сорняки робот уничтожает при помощи не только гербицидов, но и традиционных ножей, микроволнового излучения и лазерных лучей. Оборудованный датчиками и камерами аппарат может с точностью до квадратных сантиметров производить опрыскивание химикатами, пересчитывать растения по одному и добираться до труднодоступных мест.

В агропромышленном центре технологических инноваций Advesva компании Agrobot был разработан роботизированный комбайн для выращивания и сбора урожая клубники Agrobot SW6010. Его конструкция включает 14 или 60 манипуляторов с мелкими металлическими корзинами, мощный компьютер и цветовые датчики, которые распознают спелую клубнику среди зеленых листьев и игнорируют незрелые ягоды. Агрегат имеет два рабочих модуля для контроля и упаковки, а также четыре управляемых колеса для обеспечения маневренности. Размеры и большой угол поворота колес отлично подходят для работы как внутри теплиц, так и снаружи. Система сбора контролирует набор манипуляторов, способных найти клубнику и распределить ее в зависимости от размера и степени зрелости. Анализируется каждая ягода, причем процесс среза осуществляется с необходимыми точностью, плавностью и чувствительностью. Специальная система сразу упаковывает урожай. В приводе робота используется двухцилиндровый дизельный двигатель мощностью 21 кВт. Испытания показали, что применение данного устройства обеспечивает 50% снижения цены свежей клубники и до 90% — промышленной для производства пюре и йогуртов.

Британский производитель сельхозтехники Garford Farm Machinery создал специальный модуль контроля для трактора Robo-pilot, в котором интегрированы две системы — Robocrop и автоматического управления с помощью информации о локальном местонахождении. Назначение первой программы — вождение машины без участия оператора при междурядной обработке пропашных культур. Устройство включает видеокамеру, бортовой компьютер, навеску с механизмом гидравлического бокового смещения и датчик скорости. Обрабатываемая культура перед агрегатом фиксируется с помощью видеокамеры. Изображение анализируется компьютером в целях обнаружения высокой концентрации зеленого пигмента, указывающего на наличие объекта. За счет широкого обзора камеры и обработки нескольких рядов одновременно достигается оптимальная центральная фиксация. Полученный результат сравнивается с сеткой делений, соответствующей расстоянию междурядья. Данная информация используется для точного размещения рабочих органов и их дальнейшего перемещения с помощью гидравлики. Поскольку система Robocrop работает с несколькими рядами, обеспечивается высокая степень точности даже при сильном зарастании сорняками. Более того, устройство может самостоятельно осуществлять управление высокоскоростным культиватором задней навески, отвечая за движение трактора и оборудования полностью без участия человека. Скорость движения обычно составляет до 12 км/ч, но данное значение может быть увеличено. Консоль быстрого доступа соединена с системой Robo-pilot, имеет сенсорный дисплей с понятными символами и удобными функциями, что упрощает использование агрегата.

В течение ближайшего года компания предполагает провести серию тестовых внедрений AgroBot и отработку основных операций в беспилотном режиме за счет использования сценариев автономных действий. На следующих этапах испытаний создатели планируют протестировать системы в разных погодных условиях, оценить возможности диспетчеризации и кооперативной работы с несколькими аналогичными машинами на одной территории. Кроме того, запланированы оптимизация процесса управления и упрощение интерфейса.

Отечественная компания Cognitive Technologies провела в Республике Татарстан испытания беспилотных тракторов с системой компьютерного зрения собственной разработки. По оценкам специалистов, стоимость подобного программно-аппаратного комплекса составляет не более 15% от общей цены машины. Технику пока не планируют оснащать лидаром, потому что это существенно увеличит ее стоимость. На ней предполагается устанавливать устройства компьютерного зрения, включающие в себя стереопару — систему из двух камер, снимающих видео с разрешением Full HD. Кроме этого, в комплектацию входят навигационный и инерционный датчики ГЛОНАСС и GPS, а также вычислительный блок.

Семейство техники реализует концепцию автоматизированного сельскохозяйственного производства на основе последовательной разработки и внедрения серии мобильных автономных роботов. Каждый из них будет выполнять отличный от других набор агротехнических операций. Совместное применение всех механизмов обеспечит полный функционально замкнутый цикл, причем аграрий сможет приобретать и внедрять каждого робота отдельно либо все семейство сразу. Аппараты могут использоваться одновременно с имеющимися в хозяйстве машинами и средствами автоматизации. Преимуществом AgroMultiBot в процессе сельскохозяйственного производства станет замещение до 25 человек на поле. При этом будет обеспечиваться дополнительный сбор 30–50% урожая, остающегося на поле при традиционной уборке. Таким образом, уже сегодня разработаны и вполне успешно тестируются различные роботизированные машины для сельского хозяйства как зарубежного, так и отечественного производства. Дальнейшее развитие данного направления будет способствовать более широкому внедрению таких устройств в аграрную отрасль, в том числе и в нашей стране.

Фермеры обращаются к инновационным технологиям для решения насущных проблем, таких как растущая глобальная нехватка продовольствия и рабочей силы.

Искусственный интеллект, полевые датчики и аналитика данных являются одними из передовых систем, используемых в агросекторе, но единственной областью, в которой сходятся эти технологии, является робототехника.

Сельскохозяйственные роботы, иногда называемые агроботами, рассматриваются как одна из ключевых тенденций, которые окажут сильное влияние на сельское хозяйство в 2019 году.

Например, агроботы помогут фермерам решить проблему сокращения рабочей силы и позволят им работать более эффективно, экономя при этом деньги. Усовершенствованные роботизированные системы будут заботиться о растениях и собирать урожай, а также осуществлять сбор данных на фермах для последующей аналитики.

Несколько роботов, которые могут выполнять подобные операции, уже доступны, а скоро на рынке появятся новые разработки.

1. Как роботы решат проблему нехватки рабочей силы на ферме

Определяющей чертой сельского хозяйства в США, например, является сокращение доступной сельскохозяйственной рабочей силы. Эта проблема подтолкнула к разработке роботов для уборки урожая, таких как роботы Harvest CROO Robotics. Системы, подобные этим, имеют рабочую нагрузку, аналогичную работе 30 человек.

Фермеры также ожидают, что роботы уменьшат затраты на наемный персонал, которые составляют около 40% затрат фермерских хозяйств только в США. Компания Ramsay Highlander производит робототехнические системы для означенных целей.

Например, робот для сбора салата от компании Ramsay Highlander стоит 750 000 долларов, но генеральный директор компании Фрэнк Маконачи заявил, что инвестиция окупается в течение первого года. Поскольку для управления агроботом не требуется большое количество работников, потенциальная экономия значительна.

2. Больше растений будет собираться и обслуживаться роботами

Несколько компаний работают над передовыми технологиями, которые могут выполнять такие задачи, как уход за культурами и уборка урожая. Например, робот Fendt Xaver, с высокой вероятностью он появится на рынке в 2019 году, способен выполнять такие задачи, как посадка и удобрение кукурузы, а также контроль за сорняками и полевая разведка для сбора данных.

Компания Vision Robotics, базирующаяся в Сан-Диего, разрабатывает роботов, умеющих выполнять прореживание - кропотливый процесс, обеспечивающий достаточное расстояние семян во время посадки, что позволяет растениям расти быстрее.

Роботы должны помогать фермерам, предотвращая потери в 43 миллиарда долларов, вызванные устойчивыми к гербицидам сорняками.

Blue River Technology уже продает своего робота See & Spray, позиционируемого как эффективная машина для высокоточного опрыскивания сорняков. Приобретение этой компании, John Deere означает, что фермеры могут ожидать дальнейшее улучшение этой роботизированной системы.

Усовершенствованные комбайны, хотя и не являются официально роботами, помогают фермерам добиться огромной экономии.

Например, новая уборочная машина для винограда, произведенная французской фирмой Pellenc, может собирать от 15 до 20 тонн винограда в час, что эквивалентно нагрузке, которую выполняют 30 человек-сборщиков. Комбайн также удаляет большую часть виноградных листьев, обеспечивая фермерам чистые ягоды.

Фермеры могут ожидать, что дополнительные роботизированные комбайны, предназначенные для сбора яблок, клубники и многих других видов фруктов и овощей, будут доступны для сельского хозяйства в 2019 году.

3. Робототехника увеличит урожайность

Несколько компаний разработали роботов, которые полагаются на сбор и анализ данных для увеличения урожайности.

Например, робот TerraSentia, разработанный EarthSense, может автономно перемещаться по полям и измерять различные параметры растений, используя усовершенствованные датчики, сообщая об этом операторам при анализе культур. Кроме того, он в конечном итоге сможет обнаружить общие заболевания растений. Данные представляют ценность для ученых, так как они будут знать, какие среды и условия дают лучшие растения. Например, роботы TerraSentia могут выходить в поле, анализировать состояние культур и информировать о том, какие растения самые сильные и здоровые.

4. Фермеры получат больше свободного времени

Фермеры все больше полагаются на роботов, чтобы решить проблему нехватки рабочей силы и удовлетворить растущий спрос на продукты питания. Инновационные системы позволяют экономить труд и время, а также увеличивать урожайность, доказывая, что технический прогресс приходит в повседневную жизнь.

Аграрии приветствуют возможность использовать свободное время для развития бизнеса и поиска дополнительных ниш для заработка.

И чтобы уважаемы коллеги пройти по намеченному пути мы составили карту нашего проекта. Почему нас привлекла эта тема, потому что наши дети живут в эпоху информационных технологий В современной России особое значение приобретает создание условий для максимального раскрытия инженерно- конструкторских и творческих возможностей, каждого ребенка.

И на наш взгляд роботехника и легоконструирование, это универсальное средство для решения самых разнообразных задач развития дошкольников, это во первых, а во вторых применение легоконструироивания и роботехники в полной мере соответствуют стандарту, отличительною особенностью которого, является ориентация на результат образования, на основе системно-деятельностного подхода.

И в-третьих, конечно же, с целью обеспечивания собственного развития.

Порой нет времени и сил постигать что либо новое, так может и не стоит что либо менять, и чтобы этот вопрос не остался риторическим, вспомним одну очень известную мудрость, что очень умный человек- учится на ошибках других, просто умный человек на своих, а глупый совсем не учиться не на чьих, поэтому способность учиться, постоянно принимать новые знания, даже если они обнаружены не сегодня, это верный показатель развития личности

Мы вышли на разработку проектной идеи, ну что же мы имеем, дома действительно дети смотрят мультики играют в компьютерные игры, в которых главные герои терминаторы, роботы, роботы завоеватели, а о существование роботов помощников человека у детей очень мало представлений СЛАЙД 3 поэтому есть действительно необходимость познакомить детей с роботами помощниками, сформировать у детей интерес к техническим видам творчества. Опираясь на задачи СЛАЙД 4 поставленные перед собой, мы составили план действий для достижения цели, ну готовы ли мы к реализации этих целей, и нашего плана, СЛАЙД 5 прежде всего мы оснастили окружающую среду нашей группы, разнообразными конструкторами что позволило дать детям возможность экспериментировать, вести широкую ориентировочную поисковую деятельность. Самостоятельно ребенок не может найти ответ на поставленный интересующий его вопрос, ему помогают конечно же взрослые, поэтому мы заручились поддержкой родителей.

Взаимодействие с социальными партнерами помогло детям узнать о работе сельскохозяйственной отрасли. СЛАЙД 7 Александр Александрович Перфилов рассказал, и показал сельскохозяйственную технику. Ребята наглядно увидели, какие в нашем районе имеются техники. При организации экскурсий дети были очень заинтересованы, у детей появилось много идей для создания собственной машины, одну из которых мы решили реализовать в проект это машина с вентиляторным опрыскивателем.

На третьем этапе мы презентовали своих роботов в региональном конкурсе детского научно-технического творчества в Самарском университете, СЛАЙД 12 где ребята встретились с советским космонавтом, героем России Авдеевым Сергеем Васильевичем

Наши экспонаты стали достойными на выступлении СЛАЙД 13

На конечном этапе, мы провели мониторинг результатов нашего проекта. СЛАЙД 14 На диаграмме наглядно видна положительная динамика, как изменились конструктивные и технические способности детей на начале и в коне проекта. Но для меня самое главное видеть счастливые лица детей и родителей.

Образовательный процесс стал для них не просто увлекательным, он доставил им радость, мы стремились научить детей получать удовольствие от собственной деятельности, формируя мотивацию дальнейшего развития.

Мы подошли к заключительному этапу нашего пути, СЛАЙД 15 но не достаточно зафиксировать позитивные результаты, надо обобщить опыт работы и при обобщении

СЛАЙД 16 мы вышли на новый уровень осознания проблематике, и вышли на новый проект, который называется сотрудничество

Своеобразный поворотный пункт в нашей работе этот проект не только распространение своего опыта работы, но и повышение своего профессионализма