Фото: із відкритих джерел
Інженери Університету штату Північна Дакота (NDSU) протестували автономного робота для міжрядного механічного контролю бур’янів у посівах цукрових буряків. У польових випробуваннях система досягла 96,5% ефективності та майже вдвічі зменшила зайве порушення ґрунту.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на сайт Global Agriculture.
Інженери Університету штату Північна Дакота (NDSU, США) розробили та випробували в полі автономного робота для механічного прополювання просапних культур. За даними публікації в журналі Precision Agriculture (початок вересня), система орієнтована на цукрові буряки та інші рядкові культури зі стандартною шириною міжряддя, де традиційний механічний обробіток часто не може працювати достатньо близько до рядка без ризику пошкодження рослин або пропусків бур’янів.
Розробку виконали Shafi Md. Istiak, Mohammad Aftabi Talami, James Y. Kim та Dr Sulaymon Eshkabilov (кафедра Agricultural and Biosystems Engineering, Fargo).
Як працює система
Робот поєднує комерційну мобільну платформу Amiga robotic base із три-рядним культиватором, який команда спроєктувала для адресного (site-specific) прополювання з індивідуальним керуванням кожним робочим органом.
Кожен із трьох культиваторних модулів має власний електричний лінійний актуатор, який опускає лапу (sweep blade) у ґрунт або підіймає її незалежно від інших модулів. Для копіювання рельєфу використано чотириланковий паралелограмний механізм, що дає змогу робочому органу автоматично підлаштовувати глибину під контур поверхні, а не працювати з фіксованим налаштуванням.
Для навігації застосовано RTK-GPS, який забезпечує сантиметрову точність позиціювання порівняно зі звичайним GPS. Позиціювання доповнюють:
- тензодатчики (strain gauge load cells), що вимірюють зусилля на кожній лапі під час взаємодії з ґрунтом;
- лазерні датчики відстані, які відстежують, наскільки висунувся кожен актуатор.
У сукупності це дає системі керування дані в реальному часі про те, чи ріже лапа ґрунт у потрібному режимі та чи потрібна корекція.
Результати польових випробувань
У випробуваннях робочі органи обробляли смугу шириною 355,6 мм за ширини міжряддя 558,8 мм, типової для вирощування цукрових буряків. Заявлена ефективність прополювання — 96,5%, яку оцінювали за показником довжини обробітку (tillage length), тобто часткою міжряддя, механічно порушеною для видалення бур’янів.
Окремо дослідники зазначили, що система могла забезпечити 50% «покриття» бур’янів (weed coverage) зі зменшенням загального порушення ґрунту на 48,7% порівняно з менш адресним культивуванням. У матеріалі підкреслюється, що надмірний обробіток може пересушувати ґрунт, руйнувати структуру та підвищувати ризики ерозії.
За даними авторів, відстеження траєкторії утримувалося в межах приблизно 15–30 см випередження/запізнення відносно цільового шляху, а глибину обробітку в середньому тримали в межах близько 2 мм від цільових 30 мм.
Обмеження та що це означає для господарств
Ключове обмеження прототипу — швидкість роботи. Наразі робот рухається приблизно 0,5 м/с (близько 0,5 км/год). У матеріалі це пов’язують із частотою оновлення позиції RTK-GPS та швидкістю реакції актуаторів. Такий темп суттєво повільніший за тракторний культиватор або обприскувач, тож у поточному вигляді платформа, за оцінкою дослідників, більше підходить для дослідних ділянок, насінницьких посівів або високовартісних спеціалізованих полів, ніж для великих масивів товарного виробництва.
Водночас автори розглядають роботу як доказ концепції сенсорики та архітектури керування. Серед наступних кроків вони називають швидші актуатори, вищу частоту оновлення позиціювання та паралельну роботу кількох одиниць у полі.
Для виробників просапних культур практичний інтерес у тому, що підхід націлений на нехімічний контроль бур’янів у ситуаціях, коли зростає тиск резистентності до гербіцидів і дорожчає ручна праця. У матеріалі також зазначено, що багато комерційних роботів для прополювання або використовують лазери/точкове внесення гербіцидів, або працюють простими механічними робочими органами без достатньо точного керування глибиною та положенням поблизу рядка. Комбінація силового зворотного зв’язку та сантиметрової навігації, за задумом розробників, має підвищити точність механічного прополювання на чутливих фазах розвитку культури.