Проектирование, разработка и применение компактного робота-рассадопосадочной машины с автоматическим механизмом сбора рассады под вилку.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 1883 (2023) Цитировать эту статью

1186 Доступов

6 Альтметрика

Подробности о метриках

Автоматизация сельскохозяйственных операций, таких как пересадка рассады, необходима для обеспечения эффективной и своевременной работы. Робототехника — это область, на которой необходимо сосредоточить внимание в будущем автоматических рассадопосадочных машин. В этой статье представлены проектирование, разработка, а также работа роботизированного рассадопосадочного устройства (RT) для рассады. Разработанный РТ состоит из трех систем: (1) инициирования робота; (2) механизм сбора рассады (СПМ); и (3) система движения транспортных средств (СИС). СЗМ состоит из основной рамы, манипулятора, рабочего органа и блока управления. Принимая во внимание, что VMS имеет фотоэлектрический датчик, контроллер робота и двигатель постоянного тока. Шаговые двигатели были установлены на основной раме для перемещения в направлении XY. Манипулятор находился на перекладине, которая перемещала рабочий орган по оси Z. Механизм подборщика состоит из рабочего органа с захватом челюстного типа, управляемого серводвигателем. Блок управления состоит из микросхемы 16F877, а управление системой осуществляется с помощью компьютерного программирования. Захват перемещается к каждому саженцу в лотке, захватывает и подхватывает саженец, перемещается к точке доставки, а затем отпускает саженец. Манипулятор был протестирован и проанализирован на захват и высвобождение 96 сеянцев с почвенным основанием из лотка. Первоначальный экспериментальный результат показал, что вероятность успеха рассады, уровень утечки и успешная пересадка 30-дневных сеянцев перца чили составляли 95,1%, 7,6% и 90,3% соответственно. Роботизированная технология кажется дорогой, но ее возможности заключаются в отсутствии или высокой стоимости ручного труда, а также в обеспечении своевременности повторяющихся полевых операций.

Применение робототехники и искусственного интеллекта (ИИ) в сельском хозяйстве быстро растет с использованием высокотехнологичных устройств, а именно датчиков, исполнительных механизмов, контроллеров и т. д. Для достижения желаемой цели, то есть пересадки рассады с использованием робототехники, необходимо интегрировать экспертную систему с технология, которая может повысить эффективность использования ресурсов, выполняя задачу точно и аккуратно. Основная функция робототехники заключается в целенаправленном применении ресурсов (семена, удобрения, пестициды, гербициды, вода и т. д.) на конкретном участке по мере необходимости, в нужном месте, в нужное время и в нужном количестве.

ИИ использует методы, а именно. распознавание речи, визуальное восприятие, принятие решений и языковой перевод, которые можно использовать с помощью компьютерных систем для выполнения полевых операций, требующих человеческого интеллекта1. Робототехника и искусственный интеллект считаются важным аспектом автоматизации сельскохозяйственных задач. Основная работа велась на различных сельскохозяйственных работах, а именно. навигация и обнаружение объектов в режиме реального времени2,3,4; мониторинг полевых культур с использованием БПЛА5,6; планирование орошения с помощью мобильных или веб-приложений удаленно7; выявление болезней листьев сельскохозяйственных культур, а также сорняков с использованием алгоритма, основанного на зрении8,10,11; управление животноводством в режиме реального времени12,13,14,15; компьютерная интеллектуальная система16,17,18,19,20,21,22. Сообщалось также о некотором применении искусственного интеллекта и робототехники при пересадке рассады с использованием систем машинного зрения или датчиков. Сообщалось о роботизированных захватах, захватах, а также о сенсорных методах и их применении для сельскохозяйственных задач23. Разработана встроенная система для автоматизации высадки рассады овощей в рассадопосадочные машины24,25. Расширенное использование электроники и компьютерных приложений сделало возможным использование роботизированной системы для различных полевых операций, а именно. пересадка, сбор урожая, взаимное выращивание и т. д. как сельскохозяйственных, так и садовых культур26.

Доступные рассадопосадочные машины подразделяются на полуавтоматические рассадопосадочные машины для овощей (SVT) и автоматические рассадопосадочные машины для овощей (AVT)27. Глядя на недостатки СВТ, а именно. трудоемкость, меньшая эффективность, меньшая точность и т. д., фокус смещен в сторону роста АВЦ28. Эти AVT используют электромеханическую систему для достижения желаемой функции. Некоторые автоматические системы также использовали передовые технологии, а именно. датчики, системы машинного зрения и т. д., способствующие распространению робототехники в операциях по трансплантации. Пересадка рассады автоматическими средствами с использованием роботов очень полезна там, где требуются повторяющиеся действия, например, в случае пересадки рассады. На первый взгляд эти технологии кажутся дорогими, но они окупятся, когда придется за короткое время с высокой точностью покрыть большую территорию с использованием человеческого труда24,27. Основная функция робота, оснащенного автоматическим механизмом, заключается в том, чтобы идентифицировать вересковый саженец, забрать саженец из лотка, переместить его в нужное место, а затем выпустить в точку доставки.