Разработка и моделирование программно-аппаратного комплекса «Робот Feed Pusher» для обслуживания кормового стола на животноводческих комплексах

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Анализ тенденций развития промышленных технологий в области сельского хозяйства показал, что производители технологического оборудования, применяемого в фермерском хозяйстве, используют роботизацию для исключения труда человека при выполнении трудоемких цикличных операций, которые сопровождаются высокой степенью напряженности. Выполнение операций по приготовлению и раздачи корма на ферме, обслуживанию кормового стола, а также навозоуборка требует использования колесной роботизированной платформы с автоматической системой позиционирования.

Цель работы ― разработка и апробация программно-аппаратного комплекса робот Feed Pusher для автономного выполнения операций по обслуживанию кормового стола на животноводческих комплексах.

Материалы и методы. Моделирование движения колесного робота, а также математическое описание кинематических и динамических характеристик движения колесного робота осуществлялось с использованием программного комплекса Matlab, библиотеки Simscape, в приложении Simulink. Для разработки макетов интерфейсов мобильного программного обеспечения по дистанционному управлению колесным роботом осуществлялось с использованием программы для графического дизайна Figma.

Результаты. В ходе программного моделирования движения колесного робота решены прямая и обратная задачи кинематики, заключающиеся в нахождении векторов ω1, ω2,  при входных параметрах x0, y0, φ0, x, y, φ, а также конечный угол курса (относительно горизонтали). Разработаны макеты интерфейсов программного обеспечения дистанционного управления роботом, а также проведена Front и Back разработка программы, адаптированная для использования посредствам смартфона. Проведена апробация колесного робота на животноводческом комплексе, в ходе обслуживания кормового стола и одномоментного выполнения операций по подталкиванию корма к ограждению и дозированию кормовых добавок.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в возможности использования результатов математического моделирования движения колесного робота для настройки работы автоматической системы позиционирования. При этом фермер используя предлагаемый робот Feed Pusher обеспечит повышение технологической эффективности содержание купного рогатого скота, в частности молочного направления с прибавкой в надоях до 1-го литра в сутки на голову, что было определено в ходе испытаний на ферме.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Евгений Александрович Никитин

Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ

Автор, ответственный за переписку.
Email: evgeniy.nicks@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0918-2990

канд. техн. наук, старший научный сотрудник лаборатории «Инновационные технологии и технические средства кормления в животноводстве»

Россия, Москва

Денис Викторович Шилин

Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ

Email: deninfo@mail.ru

канд. техн. наук, старший научный сотрудник лаборатории «Цифровых систем и роботизированных технических средств в молочном животноводстве»

Россия, Москва

Юрий Григорьевич Иванов

Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева

Email: iy.electro@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4766-9532

профессор, д-р техн. наук, и.о. заведующего кафедрой сельскохозяйственных машин

Москва

Станислав Михайлович Михайличенко

Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева

Email: s.m.mikhailichenko@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2305-2909

канд. техн. наук, доцент кафедры сельскохозяйственных машин

Россия, Москва

Дмитрий Андреевич Благов

Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ

Email: aspirantyra2013@gmail.com

канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории «Инновационные технологии и технические средства кормления в животноводстве»

Россия, Москва

Список литературы

  1. Острецов В.Н., Жильцов В.В. Эффективность механизации животноводства // Экономические и социальные перемены: факты, тенденции, прогноз. 2012. № 2(20). С. 115–119.
  2. Grothmann A., Nydegger F., Häußermann A., et al. Automatic feeding system (AFS) – potential for optimisation in dairy farming // Landtechnik. 2010. Vol. 65, N 2. P. 129–131.
  3. Скрябин И. Перезагрузка сознания - путь к обновлению // Животноводство России. 2018. № S2. С. 2–5.
  4. Захарчук Ф.О., Сёмин Е.В., Павлий В.С., и др. Повышение надоев молока за счет увеличения поедаемости кормов КРС // Актуальные вопросы современной науки и практики. Сборник научных статей по материалам X Международной научно-практической конференции. Уфа, 2023. С. 96–100.
  5. Быков С.Н. Роботизированные системы кормления для автоматизированных животноводческих комплексов // Современные тенденции сельскохозяйственного производства в мировой экономике. Материалы XVIII Международной научно-практической конференции. Кемерово, 2019. С. 164–172.
  6. Чехунов О.А., Воронин В.В. Многофункциональный агрегат для обслуживания стойловых помещений КРС // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2022. № 1 (33). С. 100–109.
  7. Михайлов Ф.М., Керимов М.А. Система автоматического подталкивания корма на фермах КРС // Интеллектуальный потенциал молодых ученых как драйвер развития АПК. Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых и обучающихся. Санкт-Петербург, 2021. С. 317–319.
  8. Минина Н.Н. Применение инноваций в животноводстве белорусскими аграрными организациями как направление повышения их устойчивости // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2022. № 3. С. 28–32.
  9. Борисов В.И., Тарасов В.В., Тувин О.Н. Современные тенденции в области развития автоматических систем кормления коров // JARITS. 2020. № 18. С. 55–60. doi: 10.26160/2474-5901-2020-18-55-60
  10. Катков А.А., Калимуллин А.М., Седых Т.А., и др. Использование роботизированной техники в условиях откормочного комплекса // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 3 (77). С. 157–160.
  11. Суровцев В.Н. Повышение конкурентоспособности производства молока на основе синергии цифровизации и биотехнологии // Молочное и мясное скотоводство. 2019. № 4. С. 7–11.
  12. Лютых О.А. Современная инновационная молочная ферма // Эффективное животноводство. 2020. № 1 (158). С. 28–32.
  13. Жукова Е.А. Инновационное развитие АПК с использованием цифровых технологий // Актуальные вопросы развития современного общества. Сборник научных статей 10-й Всероссийской научно-практической конференции. Курск, 2020. С. 183–189.
  14. Крылова Н.П., Алешина Д.А. Цифровые тенденции в развитии современного АПК в России // Островские чтения. 2021. № 1. С. 30–34.
  15. Pezzuolo A., Chiumenti A., Sartori L., et al. Automatic feeding systems: evaluation of energy consumption and labour requirement in north-east Italy dairy farm // Engineering for Rural Development. 2016. Vol. 15. P. 882–887.
  16. Беляков М.В., Павкин Д.Ю., Никитин Е.А., и др. Обоснование выбора спектральных диапазонов фотолюминесцентного контроля состава и питательной ценности кормов // Техника и оборудование для села. 2023. № 2 (308). С. 31–36. doi: 10.33267/2072-9642-2023-2-31-36
  17. Кирсанов В.В., Павкин Д.Ю., Никитин Е.А., и др. Экспериментальное исследование лабораторного макета для дозирования кормовых добавок // Вестник НГИЭИ. 2023. № 1 (140). С. 23–33. doi: 10.24412/2227-9407-2023-1-23-33
  18. Никитин Е.А. Лабораторное исследование дозирующего устройства для кормовых добавок // Агроинженерия. 2023. Т. 25. № 1. С. 40–44. doi: 10.26897/2687-1149-2023-1-40-44

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Результаты опроса использования популярных систем.

Скачать (148KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Условная схема робота Feed Pusher: 1 ― ведущее ко- лесо правое, 2 ― ведущее колесо левое, 3 ― опорное колесо, 4 ― шнек вспушиватель корма, 5 ― центр масс робота.

Скачать (32KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Начальное положение робота: 1 ― правое ведущее колесо, 2 ― левое приводное колесо, 3 ― вектор курса.

Скачать (45KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Угол курса.

Скачать (69KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость 1 2 ω , ω , ϕ от t на всех участках пути.

Скачать (146KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Траектория движения робота.

Скачать (132KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Траектория движения робота.

Скачать (132KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость 1 2 ω , ω , ϕ от t на всех участках пути.

Скачать (229KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Траектория движения робота.

Скачать (137KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Архитектура взаимодействия мо- бильного программного обеспечения.

Скачать (197KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Процесс испытания Робота Feed Pusher: a) процесс испытания робота; b) принципиальныя схема процесса обслуживания кормового стола; 1 ― робот Feed Pusher; 2 ― автоматическая станция зарядки АКБ и дозаправки бункера дозатора; 3 ― фронт кормления для обслуживания.

Скачать (264KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Макеты интерфейсов мобильного программного обеспечения для дистанционного управления роботом Feed Pusher.

Скачать (85KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023


 СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 - 81900 выдано 05.10.2021.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах