Дослідження та вдосконалення системи керування маніпулятором для збирання продукції АПК

Abstract

Об’єкт дослідження: системи керування роботизованими маніпуляторами, що застосовуються в агропромисловому комплексі. Актуальність роботи зумовлена потребою у вдосконаленні систем керування роботизованими маніпуляторами, що застосовуються в агропромисловому комплексі. Ефективна система керування забезпечує точність, стабільність і адаптивність рухів маніпулятора в умовах змінного навантаження та складного аграрного середовища, що є ключовим чинником підвищення продуктивності автоматизованих процесів. У роботі розглядаються чотири розділи. У першому розділі проведено аналіз існуючих роботизованих систем, зокрема маніпуляторів UR5, BACCHUS, FFRobotics та Soft-Gripper System. Подано їх порівняльну характеристику та визначено особливості систем керування, що використовуються в аграрній робототехніці. У другому розділі визначено функціональні та технічні вимоги до системи керування маніпулятором, розглянуто сенсорні елементи, виконавчі механізми, контролер та середовище програмної розробки Arduino IDE і SolidWorks. У третьому розділі виконано тривимірне моделювання конструкції маніпулятора, силовий розрахунок ланок, а також розроблено вдосконалену систему керування із застосуванням адаптивного регулювання та сенсорного зворотного зв’язку. У четвертому розділі проведено аналіз результатів моделювання, оцінено переваги вдосконаленої системи керування та визначено перспективи її практичного впровадження в аграрному виробництві. Object of research: control systems of robotic manipulators used in the agro-industrial complex. Relevance of the work is determined by the need to improve control systems of robotic manipulators applied in the agro-industrial sector. An effective control system ensures the accuracy, stability, and adaptability of manipulator movements under variable loads and in complex agricultural environments, which is a key factor in increasing the productivity of automated processes. The work consists of four chapters. The first chapter analyzes existing robotic systems, in particular manipulators such as UR5, BACCHUS, FFRobotics, and Soft-Gripper System. Their comparative characteristics are presented, and the features of control systems used in agricultural robotics are defined. The second chapter outlines the functional and technical requirements for the manipulator control system, describing the sensor elements, actuators, controller, and the software development environments Arduino IDE and SolidWorks. The third chapter presents the 3D modeling of the manipulator structure, strength calculations of its links, and the development of an improved control system using adaptive regulation and sensor feedback. The fourth chapter analyzes the modeling results, evaluates the advantages of the improved control system, and defines the prospects for its practical implementation in agricultural production.