sibvestСибирский вестник сельскохозяйственной наукиSiberian Herald of Agricultural Science0370-87992658-462XSiberian Federal Scientific Centre of Agro-BioTechnologies of the Russian Academy of Sciences10.26898/0370-8799-2026-1-10sibvest-2883Research ArticleМЕХАНИЗАЦИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯ, МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕMECHANISATION, AUTOMATION, MODELLING AND DATAWAREСистема автоматического сбора яблок в интенсивных садах с использованием перистальтической системы транспортировки плодовAn automatic apple harvesting system for intensive orchards using a peristaltic fruit transport systemМанцуровК. Н.MantsurovK. N.

Манцуров Константин Николаевич, студент

Волгоград

Konstantin N. Mantsurov, Student 

Volgograd

БарабановВ. Г.BarabanovV. G.

Барабанов Виктор Геннадьевич, доцент кафедры, кандидат технических наук, доцент

Волгоград

Victor G. Barabanov, Assistant Professor, Candidate of Science in Engineering, Associate Professor 

Volgograd

КухтикМ. П.KukhtikM. P.

Кухтик Михаил Петрович, доцент кафедры, кандидат технических наук, доцент

400005, Волгоград, проспект им. Ленина, 28

Mikhail P. Kukhtik, Assistant Professor, Candidate of Science in Engineering, Associate Professor 

28, Lenina ave., Volgograd, 400005

mpkuhtik@gmail.comФедороваН. В.FedorovaN. V.

Федорова Наталья Валерьевна, старший преподаватель

Волгоград

Natalia V. Fedorova, Senior Lecturer

Volgograd

Волгоградский государственный технический университетРоссияVolgograd State Technical UniversityRussian Federation2026150220265618694Copyright © Манцуров К.Н., Барабанов В.Г., Кухтик М.П., Федорова Н.В., 20262026Манцуров К.Н., Барабанов В.Г., Кухтик М.П., Федорова Н.В.Mantsurov K.N., Barabanov V.G., Kukhtik M.P., Fedorova N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sibvest.elpub.ru/jour/article/view/2883

Предложена система автоматического сбора яблок в интенсивных садах, представляющая автономную подвижную платформу, на которой установлен манипулятор для захвата плодов. Рассмотрены недостатки таких распространенных конструкций для транспортировки плода от устройства захвата к бункеру-накопителю, как манипуляторы и гибкие трубы с отрицательным давлением. Для того чтобы избежать приведенных недостатков и повреждения яблок при перемещении, рассмотрена их транспортировка с помощью перистальтической системы. Проведены расчеты производительности вентилятора данной системы и вентилятора разрежения трубы с выбором конкретных моделей. Получены зависимость аэродинамического сопротивления системы от расхода воздуха и зависимость требуемого давления для поднятия яблока от его диаметра. Предложенная перистальтическая система состоит из многосегментной надувной трубы и вращающегося пневматического распределителя. Разработан принцип работы перистальтической трубы, состоящий в поочередном повышении и сбросе давления в магистралях. Выполненный расчет показал, что вентилятор не подходит для отделения яблока от ветки, так как требуемое разрежение воздуха является очень высоким и недостижимо вентиляторами, габариты которых позволили бы установить их на подвижную платформу. Для этой задачи целесообразно использовать вакуумный насос, производительность которого рассчитана с выбором конкретной модели и достаточна для требуемой производительности сбора. Описан аппаратный состав установки, представлен ее общий вид и разработана ее структурная схема. Разработанная система автоматического сбора яблок позволяет автоматизировать ручной труд без повреждения плодов и обеспечить экономию благодаря использованию низкоквалифицированного труда.

The proposed system of automatic apple harvesting in intensive orchards is an autonomous mobile platform on which a manipulator for gripping fruits is installed. The disadvantages of such common designs for transporting fruits from the gripping device to the storage bin as manipulators and flexible pipes with negative pressure are considered. In order to avoid the above disadvantages and damage to apples during movement, their transportation using a peristaltic system is considered. Calculations are made of the performance of the fan of this system and the fan of the pipe vacuum with  specific models. The dependence of the aerodynamic resistance of the system on the air flow rate and the dependence of the required pressure for lifting the apple on its diameter are obtained. The proposed peristaltic system consists of a multi-segment inflatable pipe and a rotating pneumatic distributor. The operating principle of the peristaltic pipe is developed, consisting in alternately increasing and releasing the pressure in the mains. The calculation performed showed that the fan is not suitable for separating an apple from a branch, since the required vacuum is very high and unachievable by fans whose dimensions would allow them to be installed on a movable platform. For this task, it is advisable to use a vacuum pump, the performance of which is calculated with the selection of a specific model and is sufficient for the required collection performance. The hardware composition of the installation is described, its general appearance is presented and its structural diagram is developed. The developed system of automatic apple collection allows for the automation of manual labor without damaging the fruit and provides savings due to the use of low-skilled labor.

яблокиинтенсивные садыавтоматический сбор плодовподвижная платформаapplesintensive orchardsautomatic fruit pickingmobile platformReferencesZhang J., Kang N., Qu Q., Zhou L., Zhang H. Automatic fruit picking technology: a comprehensive review of research advances // Artificial Intelligence Review. 2024. Vol. 57. DOI: 10.1007/s10462-023-10674-2.Zhang J., Kang N., Qu Q., Zhou L., Zhang H. Automatic fruit picking technology: a comprehensive review of research advances. Artificial Intelligence Review, 2024, vol. 57. DOI: 10.1007/s10462-023-10674-2.Fei Z., Vougioukas S.G. A robotic orchard platform increases harvest throughput by controlling worker vertical positioning and platform speed // Computers and Electronics in Agriculture. 2024. Vol. 218. DOI: 10.1016/j.compag.2024.108735.Fei Z., Vougioukas S.G. A robotic orchard platform increases harvest throughput by controlling worker vertical positioning and platform speed. Computers and Electronics in Agriculture, 2024, vol. 218. DOI: 10.1016/j.compag.2024.108735.Zhao Y., Wan X., Duo H. Review of rigid fruit and vegetable picking robots // International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2023. Vol. 16 (5). P. 1–11. DOI: 10.25165/j.ijabe.20231605.8120.Zhao Y., Wan X., Duo H. Review of rigid fruit and vegetable picking robots. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2023, vol. 16 (5), pp. 1–11. DOI: 10.25165/j.ijabe.20231605.8120.Wang Z., Xun Y., Wang Y., Yang Q. Review of smart robots for fruit and vegetable picking in agriculture // International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2022. Vol. 15 (1). P. 33–54. DOI: 10.25165/j.ijabe.20221501.7232.Wang Z., Xun Y., Wang Y., Yang Q. Review of smart robots for fruit and vegetable picking in agriculture. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2022, vol. 15 (1), pp. 33–54. DOI: 10.25165/j.ijabe.20221501.7232.Моисеев Г.В., Соловьев В.И., Феклин В.Г., Тань Л., Хо Ц. Состав, структура, функции и алгоритмы управления сельскохозяйственной роботизированной платформой // Вестник Технологического университета. 2022. Т. 25. № 5. С. 94–98. DOI: 10.55421/19987072_2022_25_5_94.Moiseev G.V., Soloviev V.I., Feklin V.G., Tan L., Huo J. Components, structure, functions and control algorithms of agricultural robotic platform. Vestnik Tehnologicheskogo universiteta = Herald of Technological University, 2022, vol. 25, no. 5, pp. 94–98. (In Russian). DOI: 10.55421/1998-7072_2022_25_5_94.Кафиев И.Р., Романов П.С., Романова И.П. Сравнительный анализ роботов для сбора яблок // Вестник НГИЭИ. 2024. № 10 (161). С. 33–51. DOI: 10.24412/2227-9407-2024-1033-51.Kafiev I.R., Romanov P.S., Romanova I.P. Comparative analysis of robots for apple picking. Vestnik NGIEI = Bulletin NGIEI, 2024, no. 10 (161), pp. 33–51. (In Russian). DOI: 10.24412/2227-9407-2024-10-33-51.Чирков В.В., Крахмалев О.Н., Ожерельев В.Н. Разработка автоматизированной системы для сбора плодов с колоновидных яблонь на основе манипуляционного робота // Агрофорсайт. 2018. № 6 (18). С. 15–19.Chirkov V.V., Krahmaljov O.N., Ozherel'ev V.N. Development of the automated system for picking fruits from columnar apple tree on the basis of manipulating robot. Agroforsait = Agroforsight, 2018, no. 6 (18), pp. 15–19. (In Russian).Чирков В.В., Пимонов А.Ю. Автоматизация сбора плодов яблоневых культур // Журнал передовых исследований в области естествознания. 2020. № 9. С. 40–47. DOI: 10.26160/2572-4347-2020-9-40-47.Chirkov V.V., Pimonov A.Yu. Automation of harvesting apple fruits. Zhurnal peredovykh issledovanij v oblasti estestvoznaniya = Journal of Advanced Research in Natural Science, 2020, no. 9, pp. 40–47. (In Russian). DOI: 10.26160/2572-4347-2020-9-40-47.Семенов К.Д., Ахметзянов А.Р., Чирков С.А., Сидыганов Ю.Н. Исследование эффективности сбора яблок экспериментальной установкой на основе гибкого манипулятора // Известия Международной академии аграрного образования. 2024. № 69. С. 93–96.Semenov K.D., Akhmetzyanov A.R., Chirkov S.A., Sidyganov Yu.N. Investigation of the effectiveness of apple harvesting by an experimental installation based on a flexible manipulator. Izvestija Mezhdunarodnoj akademii agrarnogo obrazovanija = Proceedings of the International Academy of Agrarian Education, 2024, no. 69, pp. 93–96. (In Russian).Смирнов И.Г., Хорт Д.О., Кутырев А.И. Интеллектуальные технологии и роботизированные машины для возделывания садовых культур // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021. Т. 15. № 4. С. 35–41. DOI: 10.22314/2073-7599-2021-15-4-35-41.Smirnov I.G., Khort D.О., Kutyrev A.I. Intelligent technologies and robotic machines for garden crops cultivation. Sel'skokhozyaistvennye mashiny i tekhnologii = Agricultural Machinery and Technologies, 2021, vol. 15, no. 4, pp. 35– 41. (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2021-15-4-35-41.Jia W., Zhang Y., Lian J., Zheng Y., Zhao D., Li C. Apple harvesting robot under information technology: A review // International Journal of Advanced Robotic Systems. 2020. Vol. 17 (3). DOI: 10.1177/1729881420925310.Jia W., Zhang Y., Lian J., Zheng Y., Zhao D., Li C. Apple harvesting robot under information technology: A review. International Journal of Advanced Robotic Systems, 2020, vol. 17 (3). DOI: 10.1177/1729881420925310.Silwal A., Davidson J.R., Karkee M., Mo C., Zhang Q., Lewis K. Design, integration, and field evaluation of a robotic apple harvester // Journal of Field Robotics. 2017. Vol. 34 (2). DOI: 10.1002/rob.21715.Silwal A., Davidson J.R., Karkee M., Mo C., Zhang Q., Lewis K. Design, integration, and field evaluation of a robotic apple harvester. Journal of Field Robotics, 2017, vol. 34 (2). DOI: 10.1002/rob.21715.Li T., Xie F., Zhao Z., Zhao H., Guo X., Feng Q. A multi-arm robot system for efficient apple harvesting: Perception, task plan and control // Computers and Electronics in Agriculture. 2023. Vol. 211. DOI: 10.1016/j.compag.2023.107979.Li T., Xie F., Zhao Z., Zhao H., Guo X., Feng Q. A multi-arm robot system for efficient apple harvesting: Perception, task plan and control. Computers and Electronics in Agriculture, 2023, vol. 211. DOI: 10.1016/j.compag.2023.107979.Подковырин А.А. Аналитический обзор роботизированных манипуляторов для уборки сельскохозяйственных культур // Управление рисками в АПК. 2024. № S3 (53). С. 130–138.Podkovyrin A.A. Analytical review of robotic platforms and machines used in agriculture. Upravlenie riskami v APK = Management of economic risks at agricultural enterprises, 2024, no. S3 (53), pp. 130–138. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.