Система автоматического сбора яблок в интенсивных садах с использованием перистальтической системы транспортировки плодов

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.

1. 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.

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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. Подковырин А.А. Аналитический обзор роботизированных манипуляторов для уборки сельскохозяйственных культур // Управление рисками в АПК. 2024. № S3 (53). С. 130–138.