XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Разработка автоматической конвейерной ленты для очистки и обработки собранного урожая с помощью конструктора Lego Education

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Титанова Е.Ю. 1Воробьев К.Д. 1Ибрагимов А.Е. 1

---

1Школа интерактивного развития "ТриКита"

Долгов Е.А. 1Волокитина Е.А. 1

---

1Школа интерактивного развития "ТриКита"

Работа в формате PDF

64.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Современное сельское хозяйство активно использует автоматизированные системы для повышения эффективности работы, снижения потерь урожая и улучшения его качества. Одним из важнейших этапов после сбора урожая является его очистка и обработка перед транспортировкой и продажей. Для этого применяются конвейерные системы, которые позволяют быстро и эффективно сортировать, очищать и подготавливать плоды к дальнейшей переработке или хранению.

Конвейерные ленты широко используются в агропромышленном комплексе благодаря их способности автоматизировать трудоёмкие процессы. Они позволяют минимизировать ручной труд, равномерно распределять продукцию по обработке и исключать попадание повреждённых или загрязнённых плодов в конечную партию.

Разработка модели автоматической конвейерной ленты с использованием LEGO WeDo 2.0 позволит изучить основные принципы работы таких систем, используя мотор для движения ленты и датчик движения для управления процессом очистки.

Цель работы: Создать модель автоматической конвейерной ленты для очистки урожая, использующую мотор и датчик движения, с возможностью программного управления.

Задачи:

1. Изучить принципы работы конвейерных систем в сельском хозяйстве.

2. Рассмотреть методы очистки различных видов урожая.

3. Определить опасности, связанные с некачественной очисткой продукции.

4. Изучить влияние человеческого фактора на качество очистки.

5. Разработать конструкцию конвейерной ленты с использованием LEGO WeDo 2.0.

6. Реализовать систему управления движением ленты с помощью датчика.

7. Запрограммировать алгоритм работы модели.

8. Провести тестирование и оценить эффективность работы.

Глава 1. Теоретические основы очистки и обработки урожая

1.1 Важность очистки собранного урожая

Очистка урожая — это один из важнейших процессов после сбора. Она необходима для:

• Повышения качества и товарного вида продукции.

• Удаления загрязнений и вредных веществ.

• Предотвращения гниения при хранении.

• Подготовки продукции к переработке и транспортировке.

Очистка может проводиться механическими, водными или воздушными методами, в зависимости от типа продукции.

1.2 Виды конвейерных систем в сельском хозяйстве

Конвейерные системы используются для перемещения, сортировки и очистки различных сельскохозяйственных продуктов. Основные виды конвейеров:

• Ленточные конвейеры – применяются для перемещения продукции по всей линии обработки.

• Вибрационные конвейеры – используются для сортировки по размеру и очистки от мелких примесей.

• Воздушные системы – помогают удалить лёгкие загрязнения, такие как пыль и листья.

• Моечные конвейеры – обеспечивают промывание плодов водой перед упаковкой.

Использование таких систем позволяет автоматизировать процесс очистки и снизить затраты на ручной труд.

1.3 Методы очистки различных видов урожая

Разные виды сельскохозяйственной продукции требуют различных методов очистки:

• Зерновые культуры очищаются с помощью воздушных сепараторов и вибрационных сит.

• Фрукты и овощи моются в водных конвейерах и обрабатываются мягкими щётками.

• Корнеплоды очищаются от грязи с помощью вращающихся барабанов и сильных воздушных потоков.

Выбор метода очистки зависит от типа продукции и требований к её обработке.

1.4 Опасности при неправильной очистке урожая

Некачественная очистка сельскохозяйственной продукции может привести к следующим последствиям:

• Распространение болезней и бактерий – остатки почвы, насекомые и микробы могут стать источником заражения.

• Порча продукции – грязь и влажность могут ускорить процессы гниения и снизить срок хранения урожая.

• Снижение товарного вида – продукты с видимыми загрязнениями теряют привлекательность для покупателей.

• Опасность для потребителей – наличие химикатов, пестицидов и загрязнений может представлять угрозу здоровью человека.

Использование качественных систем очистки позволяет избежать этих проблем и повысить стандарты безопасности.

1.5 Влияние человеческого фактора на процесс очистки

Несмотря на автоматизацию, человеческий фактор остаётся важным элементом обработки урожая. Основные проблемы, связанные с ручной очисткой:

• Погрешности при сортировке – работники могут допустить ошибки при удалении загрязнённых или повреждённых плодов.

• Низкая производительность – скорость работы человека значительно ниже, чем у автоматизированных систем.

• Физическая усталость – при длительном выполнении однообразных операций снижается концентрация и точность действий.

• Нарушение санитарных норм – ручной труд требует строгого соблюдения правил гигиены, что не всегда выполняется должным образом.

Автоматизированные системы очистки помогают минимизировать влияние человеческого фактора, обеспечивая стабильное качество обработки.

Глава 2. Разработка проекта и тестирование

2.1 Выбор конструкции и компонентов

Для создания модели автоматической конвейерной ленты используется набор LEGO WeDo 2.0. Основные элементы конструкции:

• Ленточный механизм – обеспечивает перемещение урожая по конвейеру.

• Мотор – приводит в движение ленту, регулируя её скорость.

• Датчик движения – активирует ленту при обнаружении продукции.

• Дополнительные механические элементы – щётки, направляющие, барьеры для сортировки и очистки плодов.

2.2 Процесс сборки модели

1. Создание основы конструкции – сборка рамы, на которой крепится конвейерная лента.

2. Подключение мотора – установка двигателя для вращения ленты.

3. Размещение датчика движения – установка сенсора в начале ленты для определения наличия урожая.

4. Добавление элементов очистки – закрепление вращающихся щёток и направляющих для имитации процесса очистки.

5. Программирование работы – настройка алгоритма включения конвейера при обнаружении урожая.

2.3 Тестирование и оптимизация модели

Для оценки эффективности работы модели проводятся несколько тестов:

• Тестирование запуска конвейера – проверяется реакция датчика движения на появление продукции.

• Тест скорости обработки – анализируется время, за которое урожай проходит всю ленту.

• Тест качества очистки – оценивается, насколько эффективно удаляются загрязнения при прохождении через щётки.

• Оптимизация работы – при необходимости корректируется скорость движения ленты и расположение элементов очистки.

Заключение

Разработанная модель автоматической конвейерной ленты с использованием LEGO WeDo 2.0 демонстрирует основные принципы работы подобных систем в сельском хозяйстве. Использование мотора и датчика движения позволяет автоматизировать процесс обработки урожая, делая его более эффективным. Автоматизация помогает снизить влияние человеческого фактора и минимизировать риски загрязнения продукции, обеспечивая её высокое качество.

В целом, автоматизированные конвейерные системы являются важным шагом в развитии сельского хозяйства, способствуя повышению эффективности обработки урожая, сокращению потерь и улучшению качества конечной продукции. В будущем такие технологии позволят сделать производство более устойчивым, экологически безопасным и экономически выгодным. Их внедрение способствует повышению конкурентоспособности фермерских хозяйств, сокращению отходов и улучшению продовольственной безопасности населения.

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:

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

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