Автоматический трактор для фермы
Процесс рулевого управления трактором требует исключительно много времени, хотя во многих отношениях он гораздо менее важен, чем другие задачи, решаемые водителем трактора. Управление рулем трактора может мешать оператору осуществлять правильные действия, например обеспечивать точное распределение семян, удобрений или пестецидов или оптимизировать процесс обмолота; в других случаях, в частности при бороновании, человек вынужден расточать свои способности на выполнение повторяющихся операций.
Такое положение дел вызвало к жизни ряд исследований возможности полного исключения оператора или, по крайне мере, облегчения его труда размещением его в таком месте, откуда он мог бы управлять несколькими машинами одновременно. Уорнер
Указал, что такое автоматическое функционирование может позволить работать в неблагоприятных погодных условиях и завершить работы, пока существуют оптимальные условия, зависящие от состояния почвы, погоды и урожая, даже если они кратковременны.
В некоторых случаях применение автоматически управляемых тракторов в сельском хозяйстве может не только облегчить труд человека, но и дать лучшие результаты. Примерами служат прокладка дренажа, сбор урожая свеклы и прореживание пропашной культуры. Однако требуется еще много сделать, прежде чем мы сможем эффективно управлять комбинированной уборочной машиной.
Для указанных применений требуется довольно высокая точность рулевого управления, хотя, вообще говоря, она необходима только для близко лежащих проходов. Для наведения использовались закопанные направляющие провода, расположенные с промежутком не более чем 6—12 м. Если, однако, имеется возможность определить отношение вертикальных составляющих сил поля на каждой стороне трактора, промежутки между кабелями могут быть увеличены до 30—60 м. Для обнаружения поля частотой 1 кГц, создаваемого током кабеля менее 100 мА, использовались три ферритовых сердечника с вертикальным расположением осей.
Был также исследован метод наведения, при котором с помощью ультразвука производилось обнаружение борозды и затем осуществлялось движение по ней. Оказалось, что ультразвуковой метод пригоден для использования на твердом покрытии, таком, как гудронированное шоссе, но не очень хорошо применим на неровной вспаханной поверхности. Выдвигались предложения по применению оптических методов, и они действительно использовались для управления прокладкой дренажа. Велись работы и по применению допплеровских методов для измерения радаром скорости трактора, а созданные на этих принципах устройства были предложены для обнаружения препятствий взамен емкостных датчиков приближения к препятствию. Трактор, легко идущий по траве со скоростью 11 км/ч, такое устройство остановит примерно в 1,25 м от препятствия, застопорив задние колеса и отключив двигатель.
В автоматических тракторах для сельского хозяйства использовались гидравлические системы рулевого управления. Было подсчитано, что при замене одного водителя сумма, в 5-10 раз превышающая его годовую зарплату, высвобождается для капитальных затрат на оборудование автоматического наведения. В Англии, где выпуск тракторов составляет около четверти миллиона в год, рынок сбыта для удачных робототехнических систем должен быть большой.
В тех случаях, когда для наведения требуется подземный кабель, затраты составляют примерно 25—40 фунтов на гектар. Реальная стоимость управляющей системы, включающей только основные неотъемлемые части, оценивается в 400—500 фунтов. Предполагается, что в настоящее время лучше £всего дополнить стандартный трактор управляющим блоком, хотя в дальнейшем потребуются специальные автоматически управляемые тракторы.
Становится ясно, что, подобно большинству других применений роботов, использование тракторов-роботов в сельском хозяйстве сдерживается не недостатком методов, а нехваткой средств на их развитие. Хотя использование подземных направляющих кабелей — вполне приемлемое решение для небольших хозяйств, вполне возможно, что и другие методы, например с использованием оптики, найдут широкое применение. В конце концов можно ожидать, что на фермах будут работать полностью автоматизированные робототехнические машины, занятые не только полевыми работами, но и уходом за домашним скотом. Уже ведется научное исследование проблем, связанных с управлением жизнедеятельностью домашних животных, и подобные работы, по всей видимости, будут развиваться и в дальнейшем.
|
|
Читайте в рубрике «Робототехника»: |
Военная техника | Телекоммуникации | Электроника | Энергетика | Физика | Химия | Биология | Математика | Психология | Физиология | Экономика | Металлургия | Строительство | Сельское хозяйство | Медицина | Культура и искусство | Виды двигателей | Машины и механизмы | Воздушный транспорт | Водный транспорт | Автотранспорт | Ж/д транспорт | Физики | Химики | Математики | Биологи | Европейские изобретатели | Американские изобретатели | Российские изобретатели | Советские изобретатели | Методология науки | Развитие креативности | Как стать изобретателем | Изобретения будущего