Библиографическое описание:

Закиров Е. А., Малёв М. В. Робот в помощь сельскому хозяйству // Молодой ученый. — 2016. — №9. — С. 143-145.



At the present time the question of robotics in agriculture. Robots will be able to automatically control the fields and gardens without human intervention. With the help of robots agriculture will become more accurate and profitable.

Keywords: The robot movement, the dynamic model of agriculture.

Появление техники для сельского хозяйства в своё время произвело настоящий переворот. Трактора могли быстрее и качественнее выполнять те функции, которые раньше делали вручную. Роботы совершили революцию в данной сфере экономики. Создание роботов привело к автоматическому контролю за полями и огородами. Предлагаем робота, который по конфигурации передвигается по полям, вне зависимости от рельефа и вида сельскохозяйственной культуры.

http://hi-news.ru/wp-content/uploads/2013/06/robot.jpg

Рис.1. Робот для сельского хозяйства

В роботе имеется встроенная система спутниковой навигации, инновационный механизм передвижения сразу в нескольких плоскостях, интегрированный компьютер с огромный числом предустановленных алгоритмов автономного действия, контроль за устройством с помощью компьютера. Перечисленные факторы делают данное устройство в многофункционального помощника мелким и крупным фермерам.

Робот станет помогать фермерам, контролировать поля. Конструкция устройства позволяет большое количество операций. Перемещаясь по огородам, робот сможет собирать информацию о состоянии сельскохозяйственной культуры и земли, наличии вредителей и краж, спелости плодов и многих других факторов.

Рассмотрим адаптивную модель управления роботом. Ставится вопрос о целесообразной полноте динамической модели с идентификацией параметров объекта. [1]

Сформулируем следующие требования к динамической модели:

1. Для управляемости системы порядок модели по каждой степени свободы должен быть не ниже порядка полного дифференциального уравнения той же степени свободы объекта относительно регулируемой величины.

2. Для уменьшения времени расчета управляющего воздействия динамическая модель должна иметь аналитическое решение.

3. Для уменьшения времени счета при идентификации параметров модели, последняя должна быть линейной относительно других параметров.

В упрощенной модели, и в желаемом характере ее движения можно учесть наиболее существенные физические особенности реальной системы.

Материал который мы рассматриваем, свидетельствует от том,что к особенностям робота, управляемым от компьютера, целесообразно учесть динамические взаимодействия между степенями подвижности; сравнительно медленное изменение кориолисовых и гидроскопических сил, сил трения и позиционных сил.

Первые две особенности можно учесть матрицей инерционных коэффициентов с постоянными интервале идентификации элементами и постоянным на этом же интервале вектором медленно меняющихся кориолисовых и гидроскопических сил . Упрощенная модель робота в системе обобщенных координат при этом будет: [2]

Учитывая в желаемом характере движений этой модели, сформулировав его не в виде некоторого дифференциального (или разностного уравнения), а в виде, отражающем решение следующей оптимизационной задачи: движение модели на каждом заданном программном интервале времени должно быть таким, чтобы в конце каждого интервала состояние модели соответствовало программному состоянию робота, достигаемому при условии минимума кусочно-постоянных управляющих воздействий .

Её решение в упрощении структуры модели с индентифицируемыми параметрами — это автономность отдельных дифференциальных уравнений.

Рассмотри на примере отработки для робота с n степенями подвижности траекторией, заданной параметрически в виде вектор-функции.

Каждое уравнение линейной динамической модели имеет j настраиваемых параметров.

Рассмотрим общую структуру управления с использованием упрощенной модели данного робота (рис.2). [2]

Рис.2. Общая структура алгоритма управления с использованием индентифицируемых упрощенных моделей робота

Исходными данными для работы схемы управления являются: начальный интервал квантования (период индентификации); значения параметров модели, начальные значения обобщенных координат и их скоростей , а также параметрические уравнения заданной траектории.

При запуске программы по заданному закону движения производится расчет координат и скоростей , которые должны определить состояние системы через время при Далее по линейным моделям определяется такой вектор управляющих воздействий , который должен привести систему в заданное программой положение. Рассчитанные значения выдаются на n приводов, вычисляются моменты времени опроса датчиков запускается таймер, и робот начинает выполнять движение.

В процессе движения через каждый период производится опрос датчиков двигательной системы робота, который позволяет собрать информацию, необходимую для выполняемой впоследствии идентификации j параметров динамической модели. Информация, полученная в конце интервала характеризует состояние, в которое пришла двигательная система.

Полученное значение используют для вычисления интервала на следующем интервале движения. Зависимость между и погрешностью заранее неизвестна. Поэтому при расчете значения интервала ее целесообразно строить, основываясь на величинах и на предыдущих интервалах движения.

Циклы движения, выполненные со временем последней идентификации параметров модели, накапливаются в счетчике ID. Когда ID станет равным наперед заданному числу x, производится идентификация параметров модели. Для этого, используя информацию о характеристиках движения, полученную датчиками системы, решается n систем из jлинейных уравнений. Таких образом идентификация производится принудительно один раз в x циклов. Значения x могут устанавливаться также в процессе управления в зависимости от того, вышло ли значение за заданный допуск.

После расчета очередного интервала или идентификации модели снова рассчитываются требуемые значения координат скоростей , и цикл повторяется.

Сельское хозяйство давно перестало быть отсталой отраслью промышленности. В настоящее время это передовой фланг производства, в котором все чаще используются роботизированные устройства,созданные для того, чтобы сделать его более точными, следовательно выгодным делом. Представленный алгоритм используется при разработке траектории движения, маневренности и мобильности предлагаемой модели робота для фермеров и сельских хозяйств.

Литература:

  1. Поезжаева Е. В. Промышленные роботы: учебное пособие в 3 ч. — М.; УМО АМ МВТУ им. Баумана; изд-во ПГТУ, 2009.
  2. А. И. Корендясев, Б. Л. Саламандра, Л. И. Тывес. Теоретические основы робототехники; Книга 1; изд-во Наука, 2006.
  3. http://surfingbird.ru/surf/gRQsE6170#.VwpYd6SLTIU

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle