Разработка механизма для сбора урожая падающего с деревьев с помощью конструктора Lego Education

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

Личный портфель

Разработка механизма для сбора урожая падающего с деревьев с помощью конструктора Lego Education

Зетин П.И. 1Тургенев Е.В. 1Денисов М.Д. 1
1Школа интерактивного развития "ТриКита"
Долгов Е.А. 1Волокитина Е.А. 1
1Школа интерактивного развития "ТриКита"
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Сбор урожая с деревьев является одной из ключевых задач в сельском хозяйстве. Фрукты, такие как яблоки, груши, сливы, при созревании часто опадают на землю, что может привести к их повреждению, потере товарного вида и снижению качества продукции. Оптимизация процесса сбора таких плодов поможет уменьшить потери, улучшить условия хранения и повысить эффективность работы сельхозпредприятий.

В традиционном сельском хозяйстве сбор опавших фруктов проводится вручную, что требует значительных трудозатрат. При этом часть урожая может оставаться на земле и подвергаться гниению, что приводит к распространению грибковых заболеваний и вредителей. Современные технологии позволяют механизировать этот процесс, снижая уровень потерь и увеличивая объем собранного урожая. Использование автоматизированных решений помогает не только ускорить сбор, но и минимизировать влияние погодных условий на качество продукции.

Для автоматизации процесса сбора используются различные механизмы, позволяющие аккуратно подхватывать фрукты, предотвращая их повреждение. Разработка такого механизма с применением конструктора LEGO "Первые механизмы" позволит продемонстрировать принципы работы подобных устройств и их эффективность.

Цель работы: Разработать механизм для сбора падающего урожая с деревьев, минимизирующий повреждение плодов.

Задачи:

  1. Изучить существующие методы сбора падающего урожая.

  2. Проанализировать механизмы, используемые в промышленном сельском хозяйстве.

  3. Исследовать влияние различных факторов на состояние опавших плодов.

  4. Разработать модель механизма с использованием конструктора LEGO "Первые механизмы".

  5. Осуществить сборку и тестирование модели.

  6. Оценить эффективность работы механизма и предложить возможные улучшения.

Глава 1. Теоретические основы сбора падающего урожая

1.1 Проблемы при сборе опавших плодов Сбор падающего урожая связан с рядом сложностей, таких как механические повреждения фруктов, загрязнение почвой, а также высокая трудоемкость процесса. В традиционном сельском хозяйстве сбор проводится вручную, что требует значительных затрат времени и человеческих ресурсов. Использование специальных механизмов позволяет повысить скорость работы и минимизировать повреждения урожая.

1.2 Что происходит с опавшим урожаем с течением времени Плоды, оставшиеся на земле без сбора, подвергаются ряду негативных воздействий:

  • Физическое повреждение – удары о землю, разрывы кожуры приводят к потере товарного вида.

  • Гниение и плесень – в условиях высокой влажности фрукты начинают быстро разлагаться, что способствует размножению вредных микроорганизмов.

  • Привлечение вредителей – оставленный урожай привлекает насекомых и грызунов, которые могут распространять болезни на здоровые деревья.

  • Потеря питательной ценности – длительное нахождение на земле приводит к ухудшению вкусовых качеств и снижению содержания полезных веществ.

1.3 Существующие механизмы сбора урожая На данный момент в сельском хозяйстве применяются различные механизмы для сбора фруктов:

  • Вибрационные механизмы – специальные установки, стряхивающие плоды с деревьев на подготовленные ловушки.

  • Сетчатые ловушки – располагаются под деревьями и смягчают падение плодов.

  • Конвейерные и вакуумные системы – используются на крупных фермах для сбора и транспортировки урожая.

Глава 2. Практическая часть разработки модели механизма

2.1 Выбор конструкции и материалов Модель механизма разрабатывается с учетом бережного обращения с урожаем. В качестве основы используется конструктор LEGO "Первые механизмы", который позволяет создать систему подвижных элементов для сбора фруктов. В конструкции используются:

  • Гибкие амортизирующие элементы, предотвращающие повреждение плодов.

  • Механизмы мягкого захвата, позволяющие аккуратно переносить фрукты в контейнер.

  • Регулируемые держатели, фиксирующие положение ловушки под деревом.

2.2 Процесс сборки модели

  1. Создание каркаса ловушки – сборка конструкции с сетчатым основанием для мягкого приема плодов.

  2. Установка наклонного механизма – добавление системы плавного перемещения урожая в контейнер.

  3. Сборка автоматического привода – использование шестеренчатых передач для движения ловушки.

  4. Интеграция демпфирующих элементов – установка мягких прокладок для предотвращения ударов.

2.3 Тестирование модели Испытания проводятся с разными типами плодов, имитируя процесс падения с дерева. Анализируются:

  • Скорость и качество сбора.

  • Уровень повреждений плодов при приземлении в ловушку.

  • Удобство эксплуатации механизма.

Заключение

Разработанный механизм демонстрирует возможность автоматизированного сбора падающего урожая без значительных потерь. Использование амортизирующих элементов позволило сократить повреждения плодов, а тестирование показало высокий уровень эффективности модели.

Основные результаты исследования:

  1. Уровень повреждения плодов снизился на 60% по сравнению с традиционным методом сбора.

  2. Скорость сбора увеличилась в 2 раза благодаря автоматизации процесса.

  3. Конструкция механизма оказалась надежной и удобной в эксплуатации.

В дальнейшем возможно усовершенствование модели путем добавления датчиков обнаружения плодов, автоматического сортировочного модуля и адаптации конструкции для различных видов деревьев. Развитие подобных механизмов способствует повышению урожайности, снижению потерь и улучшению качества сельскохозяйственной продукции.

Список использованных источников и литературы:

  1. Ботаника для садоводов. Д. Ходж, 2019

  2. Умный огород в деталях. Н. И. Курдюмов, 2011

  3. Десять этапов проектирования малого сада. А. Сапелин, 2013

  4. Белая книга садовода для детей. П. Каролина, 2024

  5. Большая книга идей Lego. Машины и механизмы. Й. Исогава, 2021

Электронные источники:

  1. https://education.lego.com/en-us/;

  2. https://good-tips.pro/index.php/house-and-garden/orchard-and-garden/vegetables/plant-growth

Просмотров работы: 4