Розробка конструкції мобільної платформи робота для моніторингу та знешкодження шкідників капусти

Abstract

Актуальність теми. Україна є державою з потужним аграрним сектором економіки, ефективність якого безпосередньо впливає на її продовольчу безпеку та експортний потенціал. Проте традиційні методи ведення сільського господарства досі значною мірою залишаються ручними або напівавтоматичними. В умовах стрімкого скорочення доступної робочої сили на селі та безперервного зростання заробітної плати виникає гостра потреба у кардинальному підвищенні продуктивності праці за рахунок інтеграції передових засобів автоматизації та роботизації. Однією з найбільш критичних і ресурсомістких технологічних операцій в овочівництві є захист рослин від шкідників. Зокрема, при вирощуванні капусти ентомологічні загрози (такі як капустяна міль, попелиці та білани) завдають нищівних збитків, які у світових масштабах оцінюються у мільярди доларів. Традиційне суцільне хімічне обприскування за допомогою важкої тракторної техніки демонструє падіння ефективності через стрімке формування резистентності у комах, веде до ущільнення ґрунту, створює суттєві екологічні ризики та загрожує здоров'ю операторів, які безпосередньо контактують із токсичними речовинами. Впровадження концепції «Сільського господарства 5.0» вимагає переходу до точного (прецизійного) землеробства. Створення автономних мобільних роботизованих платформ, що поєднують у собі інтелектуальний нейромережевий моніторинг посівів та системи локального (ультрамалооб’ємного) точкового нанесення захисних препаратів, є високоперспективним науково-технічним напрямом. Це дозволяє мінімізувати антропогенний вплив на довкілля, виключити людську працю з небезпечних зон та суттєво зменшити витрати хімічних засобів. Мета дослідження – підвищення ефективності та безпеки захисту овочевих культур шляхом розробки інженерної конструкції автономної мобільної роботизованої платформи для прецизійного моніторингу та локального знешкодження шкідників капусти. Для досягнення поставленої мети визначено та вирішено такі завдання: Провести аналітичний огляд сучасних світових аналогів і трендів розвитку мобільної агроробототехніки. Обґрунтувати концептуальний дизайн, компонування та конструктивну схему мобільного робота-маніпулятора. Виконати комплексні тягово-кінематичні розрахунки параметрів ходової частини та приводів платформи під час руху в складних польових умовах. Провести перевірочний розрахунок несучої рами робота на міцність для забезпечення експлуатаційної надійності просторової конструкції. Обґрунтувати параметри бортової системи електроживлення на базі відновлюваних джерел енергії та електронних компонентів керування. Оцінити умови безпеки праці та екологічні аспекти при експлуатації розробленого роботизованого комплексу. Виконати техніко-економічний розрахунок ефективності впровадження розробки у сільськогосподарське виробництво. Об’єкт дослідження – процес автоматизованого переміщення та точкового технологічного оброблення рослин капусти в міжряддях з використанням автономних роботизованих систем. Предмет дослідження – конструктивно-кінематичні та енергетичні параметри мобільної платформи, механічні характеристики елементів рами, а також показники фінансово-економічної ефективності її застосування.