Повышение эффективности опрыскивания сельскохозяйственных культур с применением беспилотного агрегата тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Лукьянов Валерий Владимирович

• Лукьянов Валерий Владимирович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Лукьянов Валерий Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПУТИ

ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОПРЫСКИВАНИЯ

1.1 Анализ существующих технических средств для опрыскивания сельскохозяйственных культур

1.2 Робототехнические средства в растениеводстве

1.3 Анализ конструктивных особенностей робототехнических средств для опрыскивания

1.4 Влияние размера капель на эффективность опрыскивания

1.5 Анализ существующих устройств для электрозарядки жидкости

1.6 Агротехнические требования к опрыскиванию 40 Выводы по главе

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ БПА С УСТРОЙСТВОМ ЭЛЕКТРОЗАРЯДКИ КАПЕЛЬ ВНОСИМОЙ ЖИДКОСТИ.

РАЗРАБОТКА АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА

2.1 Определение сил сопротивления движению БПА

2.2 Математическое описание БДПТ

2.3 Система управления БПА

2.4 Устройство электрозарядки капель вносимой жидкости 58 Выводы по главе 62 3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ БПА С УСТРОЙСТВОМ ЭЛЕКТРОЗАРЯДКИ КАПЕЛЬ ВНОСИМОЙ ЖИДКОСТИ

3.1 Программа экспериментальных исследований

3.2 Экспериментальное оборудование

3.3 Лабораторные испытания

3.4 Полевые испытания

Выводы по главе

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ИХ АНАЛИЗ

4.1 Результаты экспериментальных исследований по точности движения БПА

4.2 Результаты экспериментальных исследований устройства электрозарядки капель вносимой жидкости

4.3 Результаты экспериментальных испытаний опрыскивания и внесения ЖМУ посредством БПА с устройством придания электрозарядки капель вносимой жидкости 97 Выводы по главе

5 РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 105 Выводы по главе 111 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 113 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 115 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности опрыскивания сельскохозяйственных культур с применением беспилотного агрегата»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Среди всех известных способов химической защиты растений самым основным является опрыскивание. Данным способом вносится 76% всех ядохимикатов, используемых в сельскохозяйственном производстве. Недостатком существующих технических средств для внесения жидких минеральных удобрений и средств защиты растений является то, что в большинстве случаев они являются прицепными к тракторному агрегату, а также то, что всем известным системам для внесения жидких ядохимикатов свойственны большие эксплуатационные затраты, связанные с эксплуатацией машинно-тракторного агрегата (МТА).

Современная тенденция развития мобильной техники, заключается в применении электрических приводов с питанием от аккумуляторных батарей, что позволит исключить недостатки связанные с использованием двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и тем самым улучшить экологические показатели продукции и технологического процесса в целом. Нынешняя необходимость цифровизации и автоматизации сельскохозяйственного производства обуславливает разработку и внедрение интеллектуальных систем управления операциями, которые, в свою очередь, позволят уменьшить трудозатраты и увеличить урожайность продукции.

Эффективность опрыскивания повышается с уменьшением капель вносимой жидкости, однако, в тоже время растет и вероятность сноса ветром и испарения мелких капель. Данный недостаток можно устранить путем принудительного осаждения капель вносимой жидкости посредством придания им электрического заряда. Электрозарядка капель способствует выравниванию концентрации по объему при одновременном увеличении скорости осаждения.

Опрыскивание электрически заряженными каплями посредством беспилотного агрегата (БПА) ранее не рассматривалось, и, так как практическое применение данного технического решения имеет большой потенциал в повышении эффективности традиционного опрыскивания, научные исследования в данной области являются актуальными и необходимыми в условиях цифровизации и автоматизации сельскохозяйственного пр оизводства.

Тематика работы отвечает «Стратегии научно -технологического развития РФ» пункт 20 (подпункты «а», «г») утвержденной указом президента РФ №642 от 01.12.2016. и соответствует прогнозу научно -технологического развития АПК РФ до 2030 года: «Разработать перспективную систему технологий и машин для производства продукции растениеводства и животноводства на период до 2030 года», утвержденному приказом Минсельхоза России № 3 от 12 января 2017 г.

Степень разработанности темы. Исследованиям и разработке робототизированных машин для сельскохозяйственного производства посвящено множество научных трудов авторами которых являются Измайлов А.Ю., Черноусько Ф.Л., Цепляев А.Н., Поддубный В.И., Хорт Д.О., Смирнов И.Г., Филиппов Р.А., Ермолов И.Л., Дышеков А.И., Борисенко И. Б., Личман Г.И, Матасов А.Н., Athanasios P. Dedousis, Rasmus Jorgensen, Morrison J.R., Kim J.W., Jung Y.D. Keun HaChoi, Andreas Michaels и другие.

Известные исследования в области применения электротехнологий в сельском хозяйстве принадлежат таким ученым как Загинайлов В.И. Гронский А.И., Безкровный Н.Ф., Турчин И.А., Криштоф К.А., Бородин И.Ф., Лекомцев П.Л., Яцков Р.П. и др.

Целью исследования является повышение эффективности опрыскивания сельскохозяйственных культур путем разработки устройства электрозарядки капель для принудительного осаждения вносимой жидкости на базе беспилотного агрегата.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи исследования.

1. Разработать конструкцию БПА, позволяющую автоматически осуществлять движение по полю, с устройством электрозарядки капель вносимой жидкости.

2. Провести теоретическое описание работы БПА с устройством электрозарядки капель вносимой жидкости.

3. Создать опытный образец БПА с устройством электрозарядки капель вносимой жидкости и оценить эффективность его применения.

Объект исследования. БПА с устройством электрозарядки капель вносимой жидкости.

Предмет исследования. Закономерности изменения конструктивных и режимных параметров БПА с устройством электрозарядки капель вносимой жидкости.

Методология и методы исследования. Основные результаты диссертационной работы получены на базе фундаментальных законов и уравнений механики и электромеханики, основных положений теории сельскохозяйственных машин, автоматического управления, математического и компьютерного моделирования. Математическое моделирование осуществлено в программе Microsoft Excel, а так же в среде объектно-визуального моделирования Matlab |Simulink|, среде динамического моделирования SimInTech. При исследованиях применялась вычислительная техника и современные компьютерные программные продукты: Microsoft Office 2016, Компас 3D V18, MatLab R2018a.

Научную новизну работы представляют.

1. Предложенное устройство электрозарядки капель вносимой жидкости на базе БПА, обеспечивающее их равномерное осаждение по всей площади обрабатываемой поверхности при опрыскивании сельскохозяйственных культур.

2. Полученные зависимости, позволяющие определить рациональные режимные параметры БПА с устройством электрозарядки капель вносимой жидкости.

3. Разработанная конструкция БПА с устройством электрозарядки капель вносимой жидкости, обеспечивающая эффективность опрыскивания сельскохозяйственных культур. Программно-аппаратный комплекс защищен патентами РФ на полезную модель № 205300, 214402.

Теоретическая значимость работы.

Обоснованы технологические параметры беспилотного агрегата с устройством электрозарядки капель вносимой жидкости, что позволяет повысить эффективность опрыскивания сельскохозяйственных культур.

Получены новые теоретические зависимости, позволяющие в дальнейшем способствовать разработке подобных систем.

Практическая значимость работы. Разработан БПА с устройством электрозарядки капель вносимой жидкости, позволяющий автоматически опрыскивать сельскохозяйственные культуры и осуществлять движение по полю по спутниковым радионавигационным сигналам. Данное техническое решение может применяться для химической защиты растений и внесения жидких минеральных удобрений на предприятиях по производству продукции растениеводства.

Полученные результаты могут быть использованы при проектировании автопилотируемых устройств, а именно беспилотных агрегатов сельскохозяйственного назначения и устройств электрозарядки капель, а также позволяют дать практические рекомендации по их разработке.

Реализация результатов исследований. Разработанный экспериментальный образец БПА с устройством электрозарядки капель вносимой жидкости успешно прошел испытания в «ИП-глава КХФ Исламгулов И.Р.», Кармаскалинский район Республики Башкортостан; учебно-научном центре ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ, Уфимский район

Республики Башкортостан; «ИП-глава КФХ Фаттахов Ф.У.» Буздякского района Республики Башкортостан с последующим внедрением.

Материалы исследований БПА с устройством электрозарядки капель вносимой жидкости используются в учебном процессе Башкирского ГАУ по дисциплинам «Автоматизированный электропривод» и «Цифровые технологии в агроинженерии».

Вклад автора в проведенное исследование состоит в анализе состояния объекта исследования, получении исходных данных, формировании цели и задач, получении теоретических и экспериментальных зависимостей, результатов исследований, их анализе, подготовке основных публикаций по теме диссертационной работы.

Степень достоверности и апробация результатов работы. Основные результаты работы доложены и одобрены на Всероссийской научной конференции «Современная аграрная наука: теория и практика» (г. Челябинск, ЮУрГАУ, 2021); Международной научно -практической конференции в рамках Международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2021» (г. Уфа, 2019, 2020,2021,2023); Национальной научно -практической конференции молодых ученых «Наука молодых -инновационному развитию АПК» (г. Уфа, БГАУ, 2019, 2020,2022); Всероссийской научно-практической конференции в рамках российского энергетического форума «Актуальные проблемы энергообеспечения предприятий» (г. Уфа, БГАУ, 2019, 2020, 2022); Международной научно -технической конференции молодых ученых и специалистов «Агроинженерные инновации в сельском хозяйстве» (г. Москва, ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, 2019); конкурсе «Мечты и реальность цифрового АПК» в рамках Всероссийского дня поля (г. Санкт-Петербург, 2019); победа в конкурсе «Молодежные проекты в области энергетики» в рамках XXVII международной специализированной выставки «Энергетика Урала» в рамках XXVII международной специализированной выставки «Энергетика Урала»

(г. Уфа, ВДНХ-ЭКСПО, 2021); победа в конкурсе на лучшую научную работу молодых ученых ВУЗов и научных учреждений республики Башкортостан 2021 (г. Уфа, 2021). Работа удостоена диплома 1 степени по итогам Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых МСХ РФ по номинации «Технические науки» (г. Уфа, 2021);

Публикации. По результатам исследования получено 2 патента на полезную модель. Опубликовано 2 отчета о выполнении НИР, 13 статей, в том числе одна статья в издании входящем в наукометрическую базу Scopus, 4 статьи в издании входящем в перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, списка использованной литературы, включающего в себя 107 наименований и приложений. Основное содержание работы изложено на 146 страницах текста, содержит 54 рисунков и 25 таблиц.

Положения, выносимые на защиту:

1. Повышение эффективности опрыскивания за счет применения БПА с устройством электрозарядки капель вносимой жидкости для их равномерного осаждения по всей площади обрабатываемой поверхности.

2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, обосновывающие энергетические и технологические параметры БПА с устройством электрозарядки капель вносимой жидкости.

3. Программно-аппаратный комплекс и разработанные конструкции БПА с устройством электрозарядки капель вносимой жидкости.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОПРЫСКИВАНИЯ

1.1 Анализ существующих технических средств для опрыскивания

сельскохозяйственных культур

Пр именение жидких минер альных удобрений (ЖМУ) и ср едств защиты растений (СЗР) позволяют значительно повысить урожайность [11,17,37,34]. Удобрения по химическому составу подразделяются на минеральные и органические, а по физическому состоянию на твердые и жидкие [3,13,40]. Применение ЖМУ позволяет увеличить урожай до 60 %, однако, помимо возделываемых культур, увеличивается и сорная растительность, а, следовательно, возникает необходимость в средствах для уничтожения сорняков. Существуют различные методы защиты растений [24,47].

В настоящее время наиболее востребованным методом защиты растений является применение химических веществ, классифицирующихся по их воздействию на различные группы, которые имеют общее название -пестициды. Несмотря на недостатки данного метода (вредное воздействие на человека, животных, и полезных насекомых, накопление и загрязнение почвы излишками токсичных веществ) химическую защиту широко применяют ввиду ее быстродействия и эффективности обработки, а как следствие это увеличение урожайности и уменьшение рабочих и энергетических затрат.

Основным методом внесения СЗР является опрыскивание. Данным способом вносится 76% всех ядохимикатов, используемых в сельскохозяйственном производстве [78].

Существенный вклад в развитие теории и создание конструкций машин для внесения жидких минеральных удобрений и средств защиты растений внесли такие ученые как Федоров В.А., Прокопенко С.В., Носоновская З.С.,

Осташевский И.Я., Данилов М.В., Велецкий И.Н., Пискозуб З.И. и другие [31,36,39].

Вопросы автоматизации процессов внесения ЖМУ и СЗР в своих научных трудах рассматривали ученые Галюс А.В., Трахтенберг В.Д., Шмонин В.А., Ямников Ю.Н., Хорт Д.О., Викторов А.И., Хорошенков В.К., Виденеев Ю.Д., Краховецкий Н.Н., Ликов Ю.Д., Дубинин Г.М. и другие [28,32,42,71,86,88,89].

На сегодняшний день наиболее востребованными являются наземные опрыскиватели, которые можно классифицировать по назначению, способу агрегатирования, типу распределительного устройства, степени дисперсности распыла (рисунок 1.1).

ПО СПОСОБУ АГРССА ТИРОВАНИЯ

Рисунок 1.1 - Классификация опрыскивателей

Специальные опрыскиватели предназначены для одной культуры. Универсальные обрабатывают несколько видов сельскохозяйственных культур, которые могут быть различны по высоте, облиственности, схеме посева или посадки.

Для выбора опрыскивателя по способу агрегатирования следует учитывать размер обрабатываемого поля, величину клиренса, скорость движения.

На сельскохозяйственных предприятиях Российской Федерации используются прицепные, навесные и самоходные опрыскиватели, как с вентиляторными, так и с штанговыми распределительными устройствами, основные преимущества и достоинства которых сведены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Преимущества и недостатки опрыскивателей в

зависимости от способа агрегатирования

Способ агрегатирования

Навесные Прицепные Самоходные

Преимущества - низкая стоимость; - обработка более - высокая

- высокая значительных производительность;

маневренность; площадей; - высокий клиренс;

- совместимость - универсальность,

конструктивных не требует

параметров с дополнительных

отечественной навесок для

техникой. крепления к трактору.

Недостатки - малая - небольшой клиренс - высокая

производительность; ограничивает стоимость;

- высота обработки обработку - сложность

ограничена высокорослых обслуживания.

клиренсом трактора. растений.

По типу распределительного устройства, опрыскиватели могут быть штанговыми и вентиляторными. Достоинствами штанговых опрыскивателей являются высокая равномерность распределения и минимальный снос рабочего раствора, а недостатками - меньшая производительность, худшая маневренность и большая масса по сравнению с вентиляторными.

Вентиляторные опрыскиватели, в свою очередь, обладают высокой производительностью, лучшей маневренностью и меньшей массой в сравнении с штанговыми, но подвержены сносу рабочего раствора ветром, что влияет на равномерность опрыскивания. Существенное отличие вентиляторных опрыскивателей от штанговых в том, что дробление жидкости в штанговых происходит посредством давления создаваемым насосом, в вентиляторных посредством воздушного потока [14,41,91,95,98].

Анализ конструкций отечественных штанговых опрыскивателей показывает, что у них нет принципиальных различий в технологическом процессе (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Принципиальная схема опрыскивателя: а -штанговый; б - вентиляторный: 1 - бак для промывочной воды; 2 - бак для раствора; 3 - гидромешалка; 4 - насос; 5 - промывочное устройство;

6 - пульт управления; 7 - магистрали; 8 - секции штанги с форсунками;

9 - вентилятор; 10 - распределитель с форсунками.

Рынок опрыскивателей весьма разнообразен. Среди основных производителей следует отметить зарубежные предприятия и фирмы: «John Deere» (США); «Challenger» (Голландия); «Damman» (Германия); «Amazone» (Германия); «John Deere» (США); «Kverneland» (Нидерланды); «Caffini» (Италия); «Lemken» (Германия); а так же отечественных производителей:

ООО «Казаньсельмаш»; ОАО «Татагрохимсервис»; ООО «Агромашхолдинг»; «Казанская СХТ»; «Евротехника»; ГК «Аэрохим»; Ставр опольский экспериментальный завод; ООО «ГК Агротехгарант»; «НПФ ГУТА»; ОАО «КЗ «Ростсельмаш»; ООО «Пегас-Агро».

Основные модели опрыскивателей используемые на сельскохозяйственных угодьях Российской Федерации представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Технические характеристики опрыскивателей,

используемых на сельскохозяйственных угодьях Российской Федерации

Основные модели Способ агрегатиров ания Емкость резервуара, л Ширина размаха, м Производит ельность, Га/ч

Jar-Met OP-615; 0Н-600 «Виктория»; 0Н-600-09-01 «Заря»; Навесные 600...800 9.18 до 10

Kuhn Oceanis 4500; Ricosma Atilla 2500; ОП-2500 «Арго»; ОМПШ-2500 «Торнадо»; ОПГ-3700-24-01Ф«Заря»; 0МПШ-2500 «Буран»; ОПГ 2500 «Гварта-4»; Прицепные 2500.. .4500 18.36 до 35

Барс 0С-4000М; John Deere R404; Versatile SP 275; Туман-2; 0Л-1,0 Самоходные 3000.4500 18.40 до 75

Недостатком существующих технических средств для внесения СЗР является то, что в большинстве случаев они являются прицепными к тракторному агрегату, а также то, что всем известным системам для внесения ядохимикатов свойственны большие эксплуатационные затраты, связанные с эксплуатацией и обслуживанием двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Также, не исключено вредное воздействие химикатов на оператора водителя и излишнее загрязнение окружающей среды.

Современная тенденция развития мобильной техники, заключающаяся в переходе от двигателей внутреннего сгорания к электродвигателям, позволит

исключить недостатки связанные с использованием ДВС и тем самым улучшить экологические показатели продукции и технологического процесса в целом. Нынешняя необходимость цифровизации и автоматизации сельскохозяйственного производства обуславливает разработку и внедрение интеллектуальных систем управления операциями, которые, в свою очередь позволят уменьшить трудозатраты и увеличить урожайность продукции.

1.2 Робототехнические средства в растениеводстве

Созданием роботизированных машин для сельскохозяйственного производства занимались такие ученые, как Измайлов А.Ю., Черноусько Ф.Л., Цепляев А.Н., Хорт Д.О., Смирнов И.Г., Филиппов Р.А., Ермолов И.Л., Дышеков А.И., Борисенко И. Б., Личман Г.И, Матасов А.Н., Athanasios P. Dedousis, Rasmus Jorgensen, Morrison J.R., Kim J.W., Jung Y.D. Keun HaChoi, Andreas Michaels и другие. Аналитический обзор источников литературы показал, что в последнее время идет активный рост исследований и разработок робототехнических систем для нужд сельского хозяйства [9, 19, 30, 34, 40, 45, 49, 68, 77,148]. В частности, изучаются проблемы точного земледелия [3-5, 42, 83, 90, 91, 94, 139, 144, 150], роботизации животноводства [17, 20, 52, 6, 70, 80, 81, 85, 92, 149], применения систем искусственного интеллекта [13, 21 -24, 43, 58, 82] и другие робототехнические средства в сельском хозяйстве [1, 2, 6, 15, 27, 28, 31, 35, 38, 142].

Известные робототехнические разработки, предназначенные для растениеводства, как правило имеют схожесть в конструктивном исполнении. Это мобильная колесная платформа с электроприводом, которая располагает на себе необходимое оборудование для осуществления какого-либо технологического процесса (мониторинг, прополка, опрыскивание). Существующие робототехнические средства для растениеводства представлены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Обзор основных параметров существующих робототехнических средств для растениеводства

Мобильный робот

Краткая характеристика

«BoniRob», AMAZONEN-WERKE, Германия. Предназначен для прополки, внесения удобрений, мониторинг насаждение.

Масса - 1100 кг, скорость движения - до 5,4 км/ч, управление - беспилотный, посредством технического зрения или дистанционный посредством пульта управления.

«Garnet», ФНЦ КБНЦ РАН, Россия. Предназначен для уборки плодоовощной продукции на открытом грунте.

Управление - беспилотный, посредством навигации и системы технического зрения. Разработчики: Хамуков Ю.Х. - к.ф.-м.н.; Нагоев З.В. - к.т.н.; Хужоков Р.М.; Заммоев А.У. - к.т.н., Сурхаев А.Б.; Анчеков М. И.; Попов Ю.И.

Роботизированный пропольщик, ФГБОУ ВО «Волгоградский ГАУ».

Предназначен для прополки сорной растительности высотой не более 10 см.

Масса - 180 кг, скорость движения - до 20 км/ч Разработчики: Воробьева Н.С., Иванов А.Г.

«ЭЛЕКОМ 2,0», ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Россия. Предназначен для опрыскивания сорной растительности.

Масса - 250 кг, скорость движения - 5 км/ч, управление - беспилотный, посредством ГЛОНАСС. Разработчики: Измайлов А.Ю., Филиппов Р.А., Хорт Д.О., Смирнов И.Г., Гришин А.А., Гришин А.П, Марченко Л.А.

• Г' ' жafi

■ЯнЕэтЯб&Зй®

ecoRobotix, Швейцария.

Предназначен для прореживания и прополки. Автономность - до 12ч без подзарядки, производительность - до 3 Га/день, управление - беспилотный, посредством GPS с использованием сенсорных датчиков.

Во Всероссийском НИИ механизации сельского хозяйства (ВИМ, г.Москва) разрабатываются фундаментальные основы интеллектуальных систем в сельскохозяйственном производстве. Одной из первых разработок считается робот для садоводства, оснащенный системой технического зрения и различными модулями для обработки садовых растений (рисунок 1.3).

Разработанный робот позволяет:

- облучать лазером растения;

- картировать показатели урожайности;

- дифференцированно опрыскивать сорную растительность;

- осуществлять магнитно -импульсную обработку растений.

а) б) в) г)

Рисунок 1.3 - Робототехническое устройство ФГБНУ ФНАЦ ВИМ с

различными модулями: а - модуль «Лазерный облучатель растений»;

б - модуль «Мониторинга урожайности»; в - модуль «Опрыскиватель ■

гербицидник»; г - модуль «Магнитно-импульсной обработки растений»

Беспилотный робот с модулем «Опрыскивание» позволяет полностью автоматизировать процесс обработки сорной растительности гербицидами, а конструктивные особенности агрегата позволяют адаптироваться к различным растениям согласно их индивидуальным особенностям.

Рисунок 1.4 - Беспилотный робот для уничтожения сорной растительности: 1 - рама; 2 - колеса; 3 - система управления и навигации; 4 - система питания; 5 - технологический адаптер; 6,7 - модули для внесения гербицидов; 8 - бортовой компьютер; 9 - емкость для рабочего раствора;

10 - актуатор адаптера.

Эффективность опрыскивания достигается исключением оператора из процесса, а так же дифференцированным внесением гербицида посредством системы технического зрения и технологического адаптера.

Недостатком данного технического решения является ограниченность применения робота. Низкий клиренс позволяет вести обработку только низкорастущих культур. Отсутствует техническая возможность борьбы с вредителями.

Самоходный электроприводной опрыскиватель с интеллектуальной системой управления и навигации на базе оснащения спутниковой системой позиционирования ГЛОНАСС/GPS, системой видео наблюдения с использованием датчиков направления движения по рядкам.

При проектировании данной машины учитывается возможность её применения, как на овощных культурах, так и на низкорастущих ягодниках. Робот имеет возможность агрегатирования опрыскивателя, а также культиватора-пропольщика. На рисунке 1.5 представлена конструктивно -технологическая схема сельскохозяйственного робота.

а)

ко

б)

Рисунок 1.5 - Конструктивно-технологическая схема сельскохозяйственного робота в агрегате с опрыскивателем: а - на плантации земляники,

б - на посадках картофеля

Анализ конструктивно -технологических схем применения робота на различных культурах показал, что робота с колеей 140 см возможно применять на гребневых посадках картофеля по схеме посадки 75+75, с колеей 160 см на плантации земляники с междурядьем 80 см, а с колеей 180 см на плантации земляники с междурядьем 90 -100 см, а также на грядовых посадках лука со схемой посадки 25+25+25+75.

Для обеспечения многофункциональности агрегатов, разрабатываемых на базе платформы, оптимальное значение колеи беспилотного робота составляет 1,4-2 м. Опытный образец робота опрыскивателя представлен на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 - Робот опрыскиватель для обработки растений

Данное техническое решение обладает высокой производительностью и позволяет повысить урожайность до 15-25%, однако ему присущи сложность конструкции и высокая металлоемкость, что в свою очередь влияет на меньшую автономность и меньшие значения технико -экономических показатели применения робота.

Полевой робот FarmDroid FD20 оснащен GPS-системой сева, пропашным орудием и инновационной, прецизионной системой опрыскивания AMAZONE для точечной обработки. AMAZONE использует для точечной обработки сохраненные в GPS -системе сева места расположения растений (рисунок 1.7 ).

Рисунок 1.7 - Полевой робот FarmDroid FD20 с прецизионной системой опрыскивания

Проведенный анализ существующих робототехнических средств для растениеводства и их исследований показал, что модульная конструкция машин позволяет увеличивать универсальность применения, упрощает их транспортировку, упрощает подготовку к работе и обслуживание систем.

Электропривод позволяет исключить затраты, связанные с обслуживание ДВС. Отсутствие выхлопных газов и исключение риска разлива и подтеков ГСМ повышает качество обрабатываемой продукции и экологичность процесса в целом.

1.3 Анализ конструктивных особенностей робототехнических средств для опрыскивания

1.3.1 Выбор и обоснование типа движителя БПА

Сельскохозяйственная техника, как правило, оснащена либо колесными, либо гусеничными движителями, максимальная эффективность которых в значительной степени определяется условиями эксплуатации. Гусеницы обеспечивают превосходное сцепление с почвой благодаря большему участку контакта. Большое пятно контакта позволяет гусеницам передвигаться по неровным поверхностям, на склонах, по мокрым и влажным почвам. Гусеничная система значительно тяжелее шин, а также

сложнее в конструкции из-за большого количества составляющих. Для больших сельскохозяйственных тракторов, мощность передаваемая двигателем, используется гусеницами только на 70%, в то время как шины будут использовать до 90%. Гусеницы имеют движущиеся части, которым свойственно изнашиваться в процессе эксплуатации, следовательно снижается надежность движителя. Уплотнение почвы, в свою очередь, так же является одним из значительных недостатков, связанных с применением гусеничного движителя. Испытания показали, что гусеницы в отличие от шин, оказывают очень неравномерное давление на почву. Фактически, каждый каток (в примере на трехрядной гусенице) может оказывать давление на грунт на 50% больше нежели шина, что означает глубокое уплотнение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лукьянов Валерий Владимирович, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Азнагулов А.И. Беспилотный электроагрегат для опрыскивания сельскохозяйственных культур / Азнагулов А.И., Лукьянов В.В., Сираев Ш.Ф. // В сборнике: Передовые достижения в применении автоматизации, роботизации и электротехнологий в АПК. Сборник статей научно -практической конференции, посвященной памяти академика РАСХН, д.т.н., профессора И.Ф. Бородина (90 лет со дня рождения). 2019. С. 266 -273.

2. Азнагулов А.И. Подруливающее устройство для управления машинно-тракторным агрегатом с редукторным электроприводом / Азнагулов А.И., Камалов Т.И., Лукьянов В.В. // В сборнике: Актуальные проблемы энергообеспечения предприятий. Материалы III Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 20-летию образования энергетического факультета Башкирского ГАУ, в рамках Российского энергетического форума и международной выставки «Энергетика Урала». 2018. С. 3-6.

3. Азнагулов А.И. Современное состояние применения систем точного земледелия / Азнагулов А.И., Сираев Ш.Ф., Лукьянов В.В. // В сборнике: Современное состояние, традиции и инновационные технологии в развитии апк. Материалы международной научно -практической конференции в рамках XXIX международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2019». Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Министерство сельского хозяйства Республики Башкортостан, ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет», ООО «Башкирская выставочная компания». 2019. С. 50-54.

4. Аипов Р.С. Направление интенсификации энергосбережения в АПК РБ // Международная научно-практическая конференция, посвященная

80-летию ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ «Состояние, проблемы и перспективы развития АПК». - Уфа: БГАУ, 2010. - 119-120 с.

5. Алексеев К.Б., Палагута К.А. Микроконтроллерное управление электроприводом: Учебное пособие. - Москва: МГИУ,2008.- 298 с.

6. Амирова, Э. Ф. Сельское хозяйство и АПК: проблемы и направления развития: монография / Э. Ф. Амирова, М. А. Ибрагимов, К. К. Курбанов. Казань: КГАУ, 2012. - 145 с.

7. Андрюшкин, А.Ю. Формирование дисперсных систем сверхзвуковым газодинамическим распылением / А. Ю. Андрюшкин. -Санкт-Петербург: БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова, 2012. - 389 с.

8. Анучин А.С. Системы управления электроприводов: учебник для вузов. - Москва: МЭИ, 2015. - 373 с.

9. Артюшин А.А., Смирнов И.Г. Научно -техническое обеспечение применения ГЛОНАСС в сельскохозяйственном производстве // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2015. - № 1. - С. 8-11.

10. Асылбаев И.Г. Урожайность яровой пшеницы при внесении жидких удобрений через электростатическое поле беспилотного электроагрегата / Асылбаев И.Г., Исламгулов Д.Р., Лукьянов В.В. // В сборнике: Устойчивое развитие территорий: теория и практика. Материалы Международной научно -практической конференции. Сибай, 2020. С. 81 -83.

11. Балабанов В.И. Навигационные технологии в сельском хозяйстве. Координатное земледелие / В.И. Балабанов, С.В. Железова, Е.В. Березовский, А.И. - Москва: Изд-во РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, 2013. -148 с.

12. Беленков А.И. Реализация элементов технологии точного земледелия в полевом опыте центра точного земледелия РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева // Фермер. Поволжье. 2015. № 2 (33). С. 44 -47.

13. Березовский, Е. Внедрение технологий точного земледелия: опыт Тимирязевской академии [Текст] / Е. Березовский, А. Захаренко, В. Полин // Аграрное обозрение. - 2009. - № 4. - С. 12- 17.

14. Беспилотный робот для локального внесения жидких удобрений Линенко А.В., Лукьянов В.В., Сираев Ш.Ф., Азнагулов А.И. Патент на полезную модель RU 190594 И1, 04.07.2019. Заявка № 2019111821 от 18.04.2019.

15. Беспилотный робот для опрыскивания сельскохозяйственных культур Линенко А.В., Лукьянов В.В., Азнагулов А.И., Байназаров В.Г. Патент на полезную модель RU 190594 Ш, 27.05.2021. Заявка № 2020130179 от 14.09.2020.

16. Брозгунова Н.П., Кочетыгов А.И., Борзых А.А. Перспективы использования робототехники в агропромышленном комплексе // Наука и Образование. 2019. № 2. С. 312.

17. Бычков, И.В. Внедрение геоинформационных технологий и навигационных систем в задачах точного земледелия [Текст] / И.В. Бычков, Н.Г. Луковников, Л.В. Нефедьев, Г.М. Ружников // Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. 2011. Том 9. - С. 22-30.

18. Валекжанин, А.И. Повышение маневренности движения мобильных машин [Текст] / А.И. Валекжанин, В.И. // Вестник - АГАУ. Технологии и средства механизации сельского хозяйства. - 2009. - №1(51). -С. 52-55.

19. Виноградов Л.В. Средства и методы управления качеством: Учебное пособие / Л.В. Виноградов, В.П. Семенов, В.С. Бурылов// М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 220 с.

20. Водянников, В.Т. Экономика сельского хозяйства: учебник / В. Т. Водянников, Е. Г. Лысенко, Е. В. Худякова, А. И. Лысюк. - 2-е изд., доп -Санкт-Петербург: Лань, 2021. - 544 с.

21. Волосухин, Я.В. Планирование научного эксперимента: Учебник/ В.А. Волосухин, А.И. Тищенко// 2-е изд. - М.: ИЦ РИОР, НИЦ ИНФРА-М, 2016. - 176 с.

22. Горин, Г.С. Разработка гибридной теории установившегося поворота машинно-тракторного агрегата (МТА). Динамика / Г.С. Горин, В.М. Головач, Я. Ю. Жгут // Агропанорама. - 2011. - № 1. - С. 8-13.

23. Горохов, В.А. Основы экспериментальных исследований и методика их проведения: Учебное пособие / Горохов, В.А. // Минск: Новое знание, 2015. - 655 с.

24. Данилов М.В. Моделирование технологий опрыскивания на стенде - экономия средств и времени / Данилов М.В. Киреев И.М., Коваль З.М. и др. // В сборнике: Вестник АПК Ставрополья, 2019. С. 4-9.

25. Долгов, В.С. Экономика сельского хозяйства: учебник / В. С. Долгов. - Санкт-Петербург: Лань, 2019. - 124 с.

26. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL, 2 -е изд., стер. - Москва: Издательский дом Додэка-ХХ1, 2005. - 560 с.

27. Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин: Учебное пособие/ А.Н. Зайдель//Санкт-Петербург: Лань, 2009. - 112 с.

28. Иванов А. С. Анализ эксплуатационных затрат на беспилотные электротракторы в сельскохозяйственном производстве / А. С. Иванов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2023. -№ 1(99). - С. 159-163.

29. Иванов-Смоленский, А. В. Электрические машины: учеб. для вузов / А. В. Иванов-Смоленский. - Москва: Издательский дом МЭИ, 2006. -652 с.

30. Измайлов, А.Ю. Артюшин А.А., Бисенов Г.С. Перспективы использования навигационных систем ГЛОНАСС/GPS при транспортном обеспечении сельскохозяйственных организаций // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2013. - № 2. - С. 16-20.

31. Измайлов А.Ю., Личман Г.И., Марченко Н.М. Точное земледелие: проблемы и пути решения // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2010. № 5. С. 9-14.

32. Измайлов А.Ю., Фалеев А.П., Ксенофонтов Н.П. Автоматизированные системы управления для создания роботизированных технологий в растениеводстве // Модернизация сельскохозяйственного производства на базе инновационных машинных технологий и автоматизированных систем: Сб. докл. XII Междунар. науч. -практ. конф. Ч. 2. - Москва: ВИМ, 2012. -С. 602-610.

33. Иофинов, С.А. Эксплуатация машинно -тракторного парка / С.А. Иофинов. - Москва: Колос, 1974. - 480 с.

34. Исламгулов Д.Р. Современные методы внесения минеральных удобрений при возделовании конопли посевной / Исламгулов Д.Р., Бикбаева Г.Г., Асылбаев И.Г., Линенко А.В., Лукьянов В.В. // В сборнике: Инновации и технологический прорыв в АПК. Сборник научных трудов международной научно-практической конференции. 2020. С. 118-121.

35. Камалов Т.И. Сравнительный анализ систем параллельного вождения машинно -тракторного агрегата / Камалов Т.И., Сираев Ш.Ф., Лукьянов В.В. //В сборнике: Актуальные проблемы энергообеспечения предприятий. Материалы III Всероссийской научно -практической конференции, посвященной 20-летию образования энергетического факультета Башкирского ГАУ, в рамках Российского энергетического форума и международной выставки «Энергетика Урала». 2018. С. 23 -26. Киреев И.М. Дисперсные показатели для технологии краевой обработки поля / Киреев И.М., Коваль З.М., Данилов М.В. // Наука в центральной России, 2021. С.5-11.

36. Киреев И.М. Аэрозольная технология обработки поля для уничтожения сорняков и вредителей / Киреев И.М., Коваль З.М., Зимин Ф.А. и др. // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды, 2022. С.52 -65.

37. Киреев И.М. Аэрозольный технологический процесс краевой обработки поля для уничтожения сорняков и вредителей / Киреев И.М., Данилов М.В., Коваль З.М. и др. // Тракторы и сельхозмашины, 2023. С.273 -284.

38. Киреев И.М. Дисперсные показатели для технологии краевой обработки поля / Киреев И.М., Коваль З.М., Данилов М.В. // Наука в центральной России, 2021. С.5-11.

39. Киреев И.М. Краевая обработка поля и полезащитных лесных насаждений от сорняков и вредителей / Киреев И.М., Коваль З.М., Данилов М.В. // Агрохимия, 2023. С.64-74.

40. Киреев И.М. Способ краевой обработки поля для уничтожения сорняков и вредителей, зимующих в полезащитных лесополосах / Киреев И.М., Данилов М.В., Коваль З.М. и др. // Вестник АПК Ставрополья, 2020. С.4-9.

41. Киреев И.М. Технологический процесс опрыскивания полевых сельскохозяйственных культур щелевыми распылителями / Киреев И.М., Данилов М.В., Коваль З.М. и др. // Тракторы и сельхозмашины, 2022. С.395 -401.

42. Костыгов, А.М. Нечеткая система управления движением мобильного робота / А. М. Костыгов, Д. А. Даденков, А. А. Каверин // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - №5. - С. 136.

43. Косинский А.В., Матвеевский В.Р., Холомонов А.А. Аналого -цифр овые пр еобразователи пер емещений. - Москва: Машиностроение, 1991. - 224 с.

44. Лекомцев, П.Л. Малообъемный пневматический электроаэрозольный генератор / П.Л. Лекомцев, Е.В. Дресвянникова, А.С. Корепанов, М.Л. Шавкунов // Сельский механизатор. - 2020. - №2 11. - С. 2223.

45. Лекомцев, П.Л. Осаждение электроаэрозольной струи в растительном слое / П. Л. Лекомцев, А. М. Ниязов, Е.В. Дресвянникова // Инженерный вестник Дона. - 2019. - № 6(57). - С. 21.

46. Лекомцев, П.Л. Методика расчета электрогидравлического распыливателя жидкостей / П.Л. Лекомцев, А. М. Ниязов, Е. В. Дресвянникова // Инженерный вестник Дона. - 2018. - № 4(51). - С. 76.

47. Лекомцев П.Л. Электроаэрозольные технологии в сельском хозяйстве: монография. Ижевск, ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2006. 219 с.

48. Линенко А.В. Беспилотный электроагрегат для обработки сельскохозяйственных культур холодным туманом / Линенко А.В., Азнагулов А.И., Камалов Т.И., Лукьянов В.В. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 5 (85). С. 136-139.

49. Линенко А.В. Внесение жидких веществ с помощью электрически заряженного холодного тумана / Линенко А.В., Байназаров В.Г., Лукьянов В.В. // В сборнике: Современное состояние, традиции и инновационные технологии в развитии АПК. Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию Башкирского государственного аграрного университета в рамках XXX международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2020». 2020. С. 54-57.

50. Линенко А.В. Исполнительное устройство для автоматического управления машинно-тракторным агрегатом / Линенко А.В., Лукьянов В.В., Сираев Ш.Ф., Азнагулов А.И. Патент на полезную модель RU 190223 U1, 24.06.2019. Заявка № 2019102720 от 31.01.2019.

51. Линенко А.В. Мехатронная система для автоматического управления машинно-тракторным агрегатом с бесколлекторным электродвигателем / Линенко А.В., Сираев Ш.Ф., Азнагулов А.И., Лукьянов В.В. Линенко А.В.

52. Линенко А.В. Повышение эффективности обработки пропашных культур холодным туманом. / Линенко А.В., Азнагулов А.И., Лукьянов В.В.

В сборнике: Наука молодых - инновационному развитию АПК. Материалы XII национальной научно -практической конференции молодых ученых. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Башкирский государственный аграрный университет», 2019. С. 130-133.

53. Тетерина, О.А. Влияние аэрозольной обработки гуминовыми препаратами на посевные качества семян зерновых культур / О.А. Тетерина, В.С. Тетерин, С.В. Митрофанов [и др.] // Инженерные технологии и системы. - 2020. - Т. 30. - № 2. - С. 254-267.

54. Линенко А.В. Подруливающее устройство для управления машинно-тракторным агрегатом с редукторным электроприводом. / Линенко А.В., Сираев Ш.Ф., Азнагулов А.И., Лукьянов В.В. // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2019. № 2 (50). С. 125-130.

55. Личман Г.И., Марченко А.Н., Белых С.А. Размещение приемника сигналов ГЛОНАСС/GPS на агрегате // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2014. - № 1. - С. 7-9.

56. Лукьянов В.В. Беспилотный робот для опрыскивания сельскохозяйственных культур / Лукьянов В.В., Ягудин Т.Т., Мурзин Б.Р. // В сборнике: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, ТРАДИЦИИ И ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В РАЗВИТИИ АПК. материалы международной научно-практической конференции в рамках XXIX международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2019». Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Министерство сельского хозяйства Республики Башкортостан, ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет», ООО «Башкирская выставочная компания». 2019. С. 68-71.

57. Лукьянов В.В. Исполнительное устройство для автоматического управления машинно-тракторным агрегатом / Лукьянов В.В., Сираев Ш.Ф.,

Азнагулов А.И. // В сборнике: Наука молодых - инновационному развитию АПК. материалы XI Национальной научно -практической конференции молодых ученых. Башкирский государственный аграрный университет. 2018. С. 43-46.

58. Мартыненко, Ю. Г. Управление движением мобильных колесных роботов / Ю. Г. Мартыненко // Фундаментальная и прикладная математика. -2005. - Т. 11. Вып. 8. - С. 29-80.

59. Мартынюк, А. А. Динамика и устойчивость движения колесных транспортных машин / А. А. Мартынюк, Л. Г. Лобас, Н. В. Никитина. - Киев: Техника, 1981. - 223 с.

60. Мирошниченко, А.Н. Основы теории автомобиля и трактор: учебное пособие / А.Н. Мирошниченко. - Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2014. - 490 с.

61. Михайлов, В. Г. Устойчивость движения автомобиля относительно заданной траектории / В. Г. Михайлов // Труды семинара по управляемости устойчивости автомобилей: сб. науч. тр. / НАМИ. М. :, 1965. -Вып. 5. - С. 66-89.

62. Нагайцев, М. В. "Беспилотные" автомобили - этапы разработки и испытаний / М. В. Нагайцев, А. М. Сайкин, Д. В. Ендачёв // Журнал автомобильных инженеров. - 2012. - №5(76). - С. 32-39.

63. Несмиян, А.Ю. Комплекс машин и орудий для возделывания сельскохозяйственных культур: учебное пособие / А.Ю. Несмиян, С.В. Асатурян, В.В. Должиков.- Зерноград, Азово -Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВПО ДГАУ в г. Зернограде, 2015. - 146 с.

64. Омельченко Е. Я. Краткий обзор и перспективы применения микропроцессорной платформы А^шпо / Е.Я. Омельченко, В.О. Танич, А.С. Маклаков, Е.А. Карякина // Электротехнические системы и комплексы. -Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ, 2013. - Вып. 21. - С. 28-33.

65. Ощепков А.Ю. Системы автоматического управления: теория применение моделирование в MATLAB. Издание третье, исправленное. Издательство Лань, Москва, 2013, 208 с.

66. Павлюк, А.С. Моделирование движения шарнирно -соединенной колесной машины в матлаб-Симулинк [Текст] / А.С. Павлюк, В.И. Поддубный, А.И. Валекжанин // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2008. - № 8 (46). - С.66-71.

67. Павлюк, А.С. Теоретические основы управляемого движения колесных машин [Текст]/А.С. Павлюк, В.И. Поддубный. - Алт. гос. техн. унт им. И. И. Ползунова. - Барнаул: 2010. - 239 с.

68. Поддубный, В.И. Мехатронная модель колесного трактора для исследования устойчивости движения и управляемости [Текст] / В.И. Поддубный, A. Warkentin // Вестник КраГАУ.Техника. - 2008. - С.228 -232.

69. Разработка ресурсосберегающих технологий и роботизированных технических средств для дифференцированного внесения минеральных удобрений и средств защиты растений [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://apknet.ru/differencirovannogo-vneseniya/ (дата обращения 18.09.2022).

70. Свид. 2018611772 Российская Федерация. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ. Программа для системы управления рабочим органом технологических машин с линейным асинхронным двигателем на базе аппаратной платформы Arduino UNO / А.В.Линенко, Ш.Ф.Сираев, М.Ф.Туктаров; заявитель и правообладатель ФГОУ ВО Башкирский ГАУ (RU). - 2017662806; заявл. 08.12.2017; опубл. 06.02.2018, Реестр программ для ЭВМ. - 1 с.

71. Сираев Ш.Ф. Система автоматического управления беспилотным электроагрегатом / Сираев Ш.Ф., Лукьянов В.В., Хамадаминов Т.Ф. // В сборнике: Актуальные проблемы энергообеспечения предприятий. материалы IV Всероссийской научно -практической

конференции в рамках российского энергетического форума и XXV юбилейной международной выставки «Энергетика Урала». Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Министерство сельского хозяйства Республики Башкортостан, ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет», ООО «Башкирская выставочная компания». 2020. С. 48-51. Совет молодых ученых университета. 2019. с. 130 -133.

72. Скойбеда, А.Т., К исследованиям влияния схемы привода на поворотливость трактора и МТА / А. Т. Скойбеда, А. А. Шавель, В. М. Яцковский // Тракторы и сельхозмашины. - 1983. - № 6. - С. 9-11.

73. Смирнов Г.А., Теория движения колесных машин: Учеб. Для студентов машиностроит. спец. вузов. - 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Машиностроение, 1990. - 352 с.

74. Способ листовой подкормки сельскохозяйственных культур / Пахомов В.И., Рыков В.Б., Камбулов С.И., Вялков В.И., Ксёнз А.Я., Шкрабак С.Н., Шкрабак Е.С., Шкрабак Т.В. Патент на изобретение Яи 2503505 С2, 10.01.2014. Заявка № 2012101293/13 от 13.01.2012.

75. Стребков, Д. С. Принципы построения и варианты реализации систем электроснабжения, навигации и управления движением перспективных агроагрегатов / Д. С. Стребков [и др. ] // Ползуновский вестник. - 2011. - №2-2. - С. 280-284.

76. Стребков, Д. С. Электромобильные роботы в растениеводстве / Д. С. Стребков, А. М. Башилов, В. А. Королев // Международный научный журнал. - 2010. - №4. - С. 100-103.

77. Стрижнев, А.О. О развитии применения системы глобального позиционирования / А. О. Стрижнев, А. В. Быков, Е. П. Олейников // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. - 2016. - Т.1. - №12. - С. 127-128.

78. Сырлыбаев С.Ф. Аэрозольная обработка сельскохозяйственных культур в электростатическом поле / Сырлыбаев С.Ф., Азнагулов А.И., Лукьянов В.В. // В сборнике: Актуальные проблемы энергообеспечения предприятий. Материалы V Всероссийской научно -практической конференции в рамках Российского энергетического форума и XXVI международной выставки «Энергетика Урала». Министерство сельского хозяйства Российской Федерации; Министерство сельского хозяйства Республики Башкортостан; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Башкирский государственный аграрный университет»; ООО «Башкирская выставочная компания». 2021. с. 44 -47.

79. Сырлыбаев С.Ф. Применение бесколлекторного двигателя постоянного тока в подруливающем устройстве / Сырлыбаев С.Ф., Валеев Э.Д., Камалов Т.И., Азнагулов А.И., Лукьянов В.В. // В сборнике: Актуальные вопросы социально-экономических, технических и естественных наук. Материалы Национальной (Всероссийской) научной конференции Института агроинженерии. Челябинск, 2021. С. 255 -260.

80. Тарарыкин, С. В., Пучков А. В., Тютиков В. В. Методы и средства параметрической оптимизации и настройки микропроцессорных систем управления. Вестн. ИГЭУ. 2001, № 1, с. 51 -56.

81. Труфляк, Е.В. Системы параллельного вождения [Текст] / Е.В. Труфляк. - Краснодар: КубГАУ, 2016. - 72 с.

82. Труханович, А.Л. Аппаратно -программный комплекс навигационного оборудования для точного земледелия [Текст] / А.Л. Труханович, П.В. Кучинский // Приборы и методы измерений. - Минск, 2012. - №2. - С.28-32.

83. Урличич, Ю. М. ГЛОНАСС - российская национальная система состояние, перспективы развития и применения системы ГЛОНАСС / Ю. М.

Урличич // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2008. - Т.2. - №2. -С. 14-18.

84. Фотоэлектрические преобразователи информации / Под ред. Л.Н. Преснухина. - М.: Машиностроение, 1974. - 376 с.

85. Хорт Д.О. Анализ режимов работы роботизированной платформы с аэрозольным генератором горячего тумана в плодовом саду / Хорт Д.О., Кутырев А.И., Смирнов И.Г. и др. // Садоводство и виноградство, 2021. С. 44 -54.

86. Хорт Д.О. Интеллектуальные технологии и роботизированные машины для возделования садовых культур / Хорт Д.О., Кутырев А.И., Смирнов И.Г. и др. // Сельскохозяйственные машины и технологии, 2021. С. 35-41.

87. Хорт Д.О. Исследование условий съема ягод земляники садовой роботизированными машинами / Хорт Д.О., Майстренко Н.А., Тер ешин А.Н. и др. // Сельскохозяйственные машины и технологии, 2021. С. 35 -41.

88. Хорт Д.О. Разработка системы автоматизированного управления агротехнологиями в садоводстве / Хорт Д.О., Кутырев А.И., Смирнов И.Г. и др. // Сельскохозяйственные машины и технологии, 2021. С. 61 -68.

89. Хорт Д.О. Управление движением сельскохозяйственной автономной роботизированной платформы / Хорт Д.О., Кутырев А.И., Смирнов И.Г. и др. // Сельскохозяйственные машины и технологии, 2023. С. 25-34.

90. Щеголихина Т. А. Современные технологии и оборудование для систем точного земледелия: науч. -аналит. Обзор [Текст] / Т. А. Щеголихина, В. Я. Гольтяпин. - М.: ФГБНУ «Росин- формагротех», 2014. - 80 с.

91. Beck J.C., Watkins A.P. On the Development ofa Spray Model based on Drop-Size Moments. Proc. R. Soc., Series A, vol. 459, no. 2034, 2003, pp. 1365-1394.

92. Bhong, V. S., & Pawar, B. V. (2016). Implementation of farming robot for various agricultural planning. International Journal of Innovative Research in Electrical, Electronics, Instrumentation and Control Engineering, 4(7), 115-118.

93. Chaitanya, M. P., Kotte, M. D., Srinath, M. A., & Kalyan, M. K. B. (2020). Development of smart pesticide spraying robot. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), S(5), 2193-2202

94. Chen D.R., Pui D.Y. H., Kaufman S.L. Electrospraying of conduction liquids for monodisperse aerosol generation in 4 nm to 1,8 ^m diameter range // J. Aerosol Sci. - 1995. - Vol. 26. - P. 963-977.

95. Demirba§, N. Precision Agriculture in Terms ofFood Security: Needs for The Future. Precis. Agric. 2018, 27.

96. Ericson, S.; Astrand, B. Ego -motion estimation by an agricultural field robot using visual odometry. Submitted to Biosystems engineering 2016.

97. Gabitov I.I. EXAMINATION OF THE SYSTEM OF CONTINUOUS DIAGNOSIS AND FORECASTING OF MECHANICAL CONDITION OF TRACTORS AND OTHER FARM MACHINERY / Gabitov I.I., Insafuddinov S.Z., Ivanov Y. et al. // Journal ofApplied Engineering Science. 2020. T. 18. № 1. C. 70-80.

98. Gabitov, I. I., Negovora, A. V., Khasanov, E. R., Galiullin, R. R., Farhshatov, M. N., Khamaletdinov, R. R., ... & Razyapov, M. M. (2019). Risk reduction of thermal damages of units in machinery heat preparation for load acceptance. Journal of Engineering and Applied Sciences, 14(3), 709-716.

99. Gabitov I.I. Farm tractor mechatronic steering module. / Gabitov I.I., Linenko A.V., Siraev S.F., Aznagulov A.I., Lukyanov V.V., Kamalov T.I. Journal of Applied Engineering Science. 2019. T. 17. № 3. C. 354-361.

100. Guo, L.S., Zhang, Q., 2005. Wireless data fusion for agricultural vehicle positioning, Biosystems Engineering, 91 (3): 261-269

101. Hartung, J. Risks caused by bio-aerosols in poultry houses / J. Hartung, J. Schulz // Poultry in the 21st Centry. - 2007. - C.1- 11.

102. Lekomtsev, P.L. Study of aerosol charging in electro-aerosol generator / P. L. Lekomtsev, A. V. Savushkin, E. V. Dresvyannikova, A. M. Niyazov // Journal ofApplied Engineering Sciences. - 2017. - Vol. 7. - No 2(20). - P. 69-77.

103. Pilli, S. K., Nallathambi, B., George, S. J., & Diwanji, V. (2015). EAGROBOT - A robot for early crop disease detection using image processing. Paper presented at the 2nd International Conference on Electronics and Communication Systems, ICECS 2015, 1684-1689

104. Rajesh, J., Dinesh, R., Gowtham, S., & Iniyavan, K. (2019). "Autonomous adjustable pesticide spraying device for agricultural application". International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), 6(3), 4572-4577

105. Sean Mitchell, Adoption of precision agriculture technologies in Ontario crop production.Canadian Journal ofPlant Science, 2018, Vol. 98, No. 6 : pp. 1384-1388

106. Shaik, D. A., Akshay, G. G., Prashant, A. C., & Parmeshwar, L. K. (2016). Intelligent autonomous farming robot with plant disease detection using image processing. International Journal of Advanced Research in Computer and Communication Engineering, 5(4), 1012-1016

107. Sujon,M. D. I., Nasir, R., Habib, M. M. I., Nomaan, M. I., Baidya, J., & Islam, M. R. (2018). Agribot: Arduino Controlled Autonomous Multi-Purpose Farm Machinery Robot for Small to Medium Scale Cultivation. 2018 International Conference on Intelligent Autonomous Systems (ICoIAS).

ПРИЛОЖЕНИЯ

Отчет о НИР

Патенты РФ

Акты внедрения

«22

УТВ1

ИП-г

Фат-й

Акт

принятия к внедрению результатов научно-исследовательской работы

Мы, нижеподписавшиеся, глава крестьянского (фермерского) хозяйства Фаттахов Ф.У. с одной стороны и представители ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ: д-р техн. наук Линенко А.В. и инженер Лукьянов В.В. с другой стороны составили настоящий акт о принятии к внедрению результатов законченной научно-исследовательской работы.

Результатом научно-исследовательской работы является разработка проектной документации и изготовление беспилотного агрегата с устройством придания электрического заряда каплям вносимой жидкости при опрыскивании сельскохозяйственных культур. Внедряемая научно - исследовательская работа содержит сведения о патентах на полезную модель 1Ш 205300 Ш и ИЛ! 214402 Ш.

Кем и когда разработка рекомендована к внедрению: беспилотный агрегат с устройством придания электрического заряда каплям вносимой жидкости при опрыскивании сельскохозяйственных культур разработан на кафедре «Электрические машины и электрооборудование» ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ и рекомендован к внедрению в предприятие «КФХ Фаттахов Ф.У.»

Элементы новизны: Разработанный БПА с устройством электрической зарядки капель позволяет повысить эффективность опрыскивания сельскохозяйственных культур путем уменьшения трудозатрат, увеличения урожайности продукции и повышения экологических показателей технологического процесса в целом.

Технический уровень соответствует зарубежным разработкам.

1. Демонстрация на конкурсах, публикации в печати и т.п. Основные результаты работы доложены и одобрены на Всероссийской научной конференции «Современная аграрная наука: теория и практика» (г. Челябинск, ЮУрГАУ, 2021); Международной научно-практической конференции в рамках Международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2021» (г. Уфа, 2019, 2020,2021,2023); Международной научно-практической конференции «Инновации и технологический прорыв в АПК» (г. Брянск, 2020); Национальной научно практической конференции молодых ученых «Наука молодых -инновационному развитию АПК» (г. Уфа, БГАУ, 2019, 2020,2022); Всероссийской научно-практической конференции в рамках российского энергетического форума «Актуальные проблемы энергообеспечения предприятий» (г. Уфа, БГАУ, 2019, 2020, 2022); Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Агроинженерные инновации в сельском хозяйстве» (г. Москва, ФНАЦ ВИМ, 2019); конкурсе «Мечты и реальность цифрового АПК» в рамках Всероссийского дня поля (г. Санкт-Петербург, 2019); победа в конкурсе «Молодежные проекты в области энергетики» в рамках XXVII международной специализированной выставки «Энергетика Урала» в рамках XXVII международной специализированной выставки «Энергетика Урала» (г. Уфа, ВДНХ-ЭКСПО, 2021); победа в конкурсе на лучшую научную работу молодых ученых ВУЗов и научных учреждений республики Башкортостан 2021 (г. Уфа, 2021). Работа удостоена диплома 1 степени по итогам Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых МСХ РФ по номинации «Технические науки» (г. Уфа, 2021);

Внедрение результатов научно - исследовательской работы

Описание предлагаемого технического решения опубликовано в следующих изданиях: 1 Беспилотный электроагрегат для обработки сельскохозяйственных культур холодным туманом Линенко A.B., Азнагулов А.И., Камалов Т.И., Лукьянов В.В. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 5 (85). С. 136-139.

2. Повышение эффективности опрыскивания сельскохозяйственных культур. Линенко A.B., Лукьянов В.В., Азнагулов А.И., Байназаров В.Г., Камалов Т.И. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 3 (95). С. 151-155

3. Устройство электрической зарядки капель для опрыскивания сельскохозяйственных культур. Линенко A.B., Лукьянов В.В., Азнагулов А.И., Байназаров В.Г. // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2022. № 2 (62). С. 125-128.

4. Применение устройства электрозарядки капель при опрыскивании / Линенко A.B., Лукьянов В.В., Азнагулов А.И.,Байназаров В.Г. // Вестник Курганской ГСХА. 2023. №2 (46). С. 78-84

5 Electrostatic treatment of agricultural crops with an unmanned electric device [Text] / Linenko A.V., Lukyanov V.V., Aznagulov A.I., Bainazarov V.G., Kamalov T.I.// Journal of Applied Engineering Science. 2022. T. 20. № 3. C. 841-851.

6 Беспилотный робот для опрыскивания сельскохозяйственных культур Линенко A.B., Лукьянов В.В., Азнагулов А.И., Байназаров В.Г. Патент на полезную модель RU 190594 U1,

27.05.2021. Заявка №2020130179 от 14.09.2020.

7 Беспилотный робот для опрыскивания сельскохозяйственных культур Линенко A.B., Лукьянов В.В., Байназаров В.Г., Азнагулов А.И., Патент на полезную модель 214402 U1,

26.10.2022. Заявка № 2022113827 от 23.05.2022

2. В результате внедрения рассматриваемой научно-исследовательской работы, при пятикратной листовой подкормки ЖМУ, согласно технологической карте возделывания яровой пшеницы экономический эффект составил 45,4 рубля с одного гектара обрабатываемой площади, а повышение урожайности обеспечивает дополнительную прибыль в размере 580 рублей. Наибольшую долю в экономии составляют затраты на ЖМУ, расход которых сокращается за счет уменьшения площади неэффективных перекрытий.

3. Предложения о дальнейшем внедрении работы и другие замечания. Расширить возможность применения БПА с устройством электрической зарядки капель для кустарников и деревьев.

Представители ппепттпмятия- I Inpпгтяsîhtpпи Кятк"ипг.кпгп Г Л V•

Фаттахов Ф.У.

ИП-глава КФХ

Дипломы, грамоты, благодарственные письма

ЗОЛОТАЯ 120 __ ОСЕНЬ 121

XXIII ВСЕРОССИЙСКАЯ АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ВЫСТАВКА

диплом

НАГРАЖДАЕТСЯ Г СЕРЕБРЯНОЙ МЕДАЛЬЮ

ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет»,

г. Уфа

За разработку технологии применения беспилотного агрегата для аэрозольной обработки сельскохозяйственных культур в электростатическом поле

МИНИСТР СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Д.Н. ПАТРУШЕВ

¡■■■■нмвннннннмнннн

и) о

«Энергетика Урала»

КОНКУРС НА ЛУЧШИЕ ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЕ, ПРОДУКЦИЮ И НАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ

ОИПЛО М

III СТЕПЕНИ

в номинации

Малая и альтернативная энергетика

награждается

ФГБОУ ВО "Башкирский

государственный аграрный университет"

г. Уфа. 16 г 18 ноября 2021

Российский Энергетический Форум

XXVII международная специализированная выставка

«Энергетика Урала»

ВДНХ-ЭКСПО У»

диплом

награждается

I

Проект: «САМОХОДНЫЙ ЭАЕКТРОАГРЕГАТ С АВТОМАТИЧЕСКИМ ДВИЖЕНИЕМ ПО СПУТНИКОВЫМ РАДИОНАВИГАЦИОННЫМ СИГНАЛАМ»

Авторы проекта:

ЛУКЬЯНОВ ВАЛЕРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ АЗНАГУЛОВ АЙНУР ИРШАТОВИЧ ЛИНЕНКО АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ФГБОУ ВО БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

За победу в конкурсе «Молодежные проекты в области энергетики»

Министр промышленности, энергетики и инноваций Республики Башкортостан

2021 г.Уфа

А.Н. Шельдяев