МОСТОВОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ РОБОТ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ПОЧВЫ

I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

МОСТОВОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ РОБОТ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ ПОЧВЫ

Дианов Н.А. 1
1МБОУ СОШ № 7 города Георгиевска Ставропольского края
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Диплом школьника
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Описание проблемы

В настоящее время одной из наиболее актуальных проблем является обеспечение населения продуктами сельского хозяйства. Успешное решение этой проблемы - задача не только экономическая, но и политическая, так как она напрямую связана с национальной безопасностью.

Выращивание пропашных культур — очень трудоемкий процесс, так как по сравнению с выращиванием зерновых культур требует проведения междурядной обработки, на которую необходимы дополнительные эксплуатационные затраты и затраты труда. С развитием химической промышленности эти затраты исключали путем применения гербицидов. Но применение гербицидов имеет ряд существенных недостатков: оно ухудшает свойства почвы, не дает возможности вырастить экологически чистые продукты питания и др. Используемые же в настоящее время средства механизации междурядной обработки не вполне совершенны, при определенных условиях не обеспечивают выполнение агротехнических требований.

Поэтому на основании вышеизложенного следует, что задача совершенствования технологий междурядной обработки пропашных культур и средств механизации для их осуществления является актуальной и имеет большое значение для развития страны. Анализ существующих способов, средств механизации междурядной обработки и существующих конструкций рабочих органов пропашных культиваторов показал, что междурядья необходимо обрабатывать механическим рыхлением с уничтожением сорняков, а защитные зоны — путем смещения в них слоя почвы определенной толщины.

Цели проекта:

  • Решение проблем, связанных с междурядной обработкой пропашных культур.

  • Создание эффективного сельскохозяйственного робота для культивирования почвы.

  • Механизация процесса междурядной обработки земель сельскохозяйственного назначения.

  • Использование экологически чистого механического средства для обработки почвы.

Суть решения

С учетом изложенного нами был разработан мостовой сельскохозяйственный робот - пропашной культиватор. Предложенная конструкция рабочего органа имеет следующие диапазоны регулировок:

  • глубина обработки ho выбирана в соответствии с агротехническими требованиями (при первой междурядной обработке ho составляет 30 мм, а при второй — 100 мм);

  • скорость движения рабочего органа культиватора изменяется в пределах от 5 до 10 км/ч;

  • угол атаки плоскореза по отношению к почве составляет от 0˚ до 25˚ с интервалом варьирования 5˚;

  • плоскорез в горизонтальной плоскости перемещается на расстояние, равное длине грядки.

Для автоматизации процесса культивирования робот оснащен системой распознания культурных растений от сорняков. Машина одновременно пропалывает грядки и рыхлит почву. Корпус робота изготавливается из пластика, рабочий механизм (плоскорезы) – из стали. Культиватор работает на солнечной батарее и от электроэнергии, накопленной в аккумуляторе, что позволяет роботу работать на экологически чистой и экономичной энергии.

Предложенные методы и инструменты реализации

Принцип работы робота таков: на днище аппарата прикреплена инфракрасная камера, которая фиксирует изображение грядок. Далее, обрабатывая эти снимки, бортовой компьютер машины управляет колесами и инструментом для прополки.

Полезные растения от сорных робот отличает, используя другую камеру, фиксирующую размер, цвет и форму растения, а полученные цветные изображения затем сравниваются с имеющейся в памяти базой. В память машины закладывается информация о том, что сельскохозяйственные культуры сажают на определенном расстоянии друг от друга. Так, зная примерное расположение полезного растения, робот будет скашивать только сорняки, а не свеклу или морковку.

Посадка овощных культур

Нами было проведено исследование ширины междурядий основных пропашных культур. Данные представлены ниже.

Первые цифры после названия культуры означают глубину заделки семян, вторые - расстояние в рядке между высаживаемыми семенами или рассадой, третьи – расстояние между рядами. Все цифры даны в сантиметрах.

Пример. Перец: 2-3; 20-25; 50-60. Это означает, что семена заделываются на глубину 2-3 см, расстояние между ними или при высадке рассады – 20-25 см, а между рядами – 50-60 см.

Культура

Глубина заделывания семян(см)

Расстояние между семенами(см)

Ширина междурядий(см)

Арбуз, дыня:

6 – 7

70 – 100

70 – 100.

Томаты:

     

ранние

2 – 3;

30 – 35

50 – 60;

средние

2 – 3

45 – 50

60 – 70

поздние

2 – 3

60 – 70

70

Баклажаны:

1,5 – 2

30 – 35

60 – 65

Капуста белокочанная:

     

ранняя

2 – 3

45 – 50

45 – 50

средняя

2 – 3

50 – 60

50 – 60

поздняя

2 – 3

60 – 70

60 – 70

Лук-севок на репку:

1-1,5

4 – 6

15 – 18

Чеснок озимый (крупные зубки):

7 – 8

15 – 20

20 – 25

Перец

2 – 3

20 – 25

50 – 60

Горох

5 – 6

10 – 12

20 – 25

Фасоль

2 – 3

10 – 12

35 – 40

Кабачки

5 – 8

70 – 80

70 – 80

Тыква

7 – 9

70 – 100

70 – 100

Редис

1,5 – 2

2 – 3

15 – 20

Салат листовой

1 – 1,5

2 – 3

15 – 20

Картофель:

     

мелкие клубни

6 – 8

10 – 15

60 – 70

средние клубни

6 – 8

18 – 20

60 – 70

крупные клубни

6 – 8

25 – 30

60 – 70

Свекла столовая

2 – 3

2 – 3

40 – 45

Лук-чернушка

1 – 1,5

2 – 3

15 – 20

Морковь

1,5 – 2

2 – 3

25 – 30

Огурцы

3 – 4

7 – 10

50 – 70

Щавель

1 – 1,5

1,5 – 3

15

С учетом приведенных данных нами был сконструирован мостовой сельскохозяйственный робот для культивирования почвы (все размеры даны в мм.):

  1. Солнечная батарея

  2. Аккумуляторная батарея

  3. Кнопка включения

  4. Камера распознания задняя

  5. Плоскорезы

  6. Тугая пружина

  7. ЭВМ (электронно-вычислительная машина)

  8. Электрический двигатель

  9. Камера распознания передняя

  10. Защитные крылья

  11. Ось

  12. Гусеница с резиновыми протекторами

  13. Редуктор

  14. Датчики

  15. Гидронасос со штоками цилиндров

Физические характеристики робота:

Характеристика

Размер, мм

Высота

1200

Ширина

500

Длина

1300

Высота гусеничной ходовой

500

Корпус робота изготавливается из пластика, рабочий механизм (плоскорезы) – из стали. Скорость передвижения - от 5 до 10 км/ч. Ширина и длина сменных плоскорезов от 15 до 100 мм, в зависимости от обрабатываемой культуры.

Принцип работы основного культивирующего механизма в следующем: камера распознает начало грядки, после чего опускаются плоскорезы, которые входят в почву под углом 0 – 250 на глубину при первой междурядной обработке на 30 мм, а при второй на 100 мм. Затем робот движется до конца грядки. Одновременно происходит прополки и рыхление почвы. После чего культиватор поднимает плоскорезы и переходит к следующему участку. Робот одновременно обрабатывает две грядки, поэтому к следующему участку он движется, пропуская одну гряду.

Схема движения робота:

 

робот

 

Выводы

  • Решаются проблемы, связанные с междурядной обработкой пропашных культур.

  • Создается эффективный сельскохозяйственный робот для культивирования почвы.

  • Механизируется процесс междурядной обработки земель сельскохозяйственного назначения.

  • Используется экологически чистое механическое средство для обработки почвы.

Планы и сроки реализации проекта.

Применение роботов позволяет исключить, потери рабочего времени. В результате внедрения роботов увеличивается годовой фонд рабочего времени, что ведет к дополнительному производству продукции. Использование роботов считается рентабельным при условии высвобождения двух работающих и его полной амортизации за период до трех лет.

На изготовление комплектующих для одного робота требуется 1 неделя. На сборку 1 робота в производственных масштабах требуется в среднем 4 часа. Следовательно, в течение 3-5 месяцев можно наладить производство нового мостового сельскохозяйственного робота для культивирования почвы, позволяющего качественно изменить условия обработки пропашных культур.

Список литературы

  1. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины : метод. указ. / сост. : В.П. Капустин, Д.Н. Коновалов. – Тамбов : Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2011.

  2. В.М. Халанский, И.В. Горбачев Сельскохозяйственные машины. - М.: Колос, 2006.

  3. В.Б. Дроздов, А.Н. Зеленин, Курс лекций по дисциплине «Сельскохозяйственные машины» - Екатеринбург, 2003г.

  4. Кленин Н. И., Егоров В. Г. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. – М.: Колос, 2003..

  5. Маслов Г.Г., Небавский В.А. Операционные технологии выполнения основных механизированных работ. – Краснодар, 2003.

  6. Эксплуатация МТП/А.А. Зангиев, А.В. Шпилько, А.Г. Левшин. – М.: Колос, 2007.

  7. http://www.ekoniva-tekhnika.com/catalog/46

  8. http://konin-ss.livejournal.com/40337.html

7

Просмотров работы: 524