Исследования в области сельскохозяйственных технологий направлены главным образом на повышение эффективности растениеводства. Эффективность производства может быть оптимизирована за счет улучшения характеристик машины, а также за счет создания лучших условий для выращивания.
Малогабаритные и интеллектуальные автономные машины могут внести значительный вклад как за счет использования более многофакторного зондирования в режиме реального времени, так и за счет внедрения математического моделирования взаимодействия технических и биологических параметров.
Электрические машины имеют ряд преимуществ. Управление машиной значительно проще с точки зрения интеграции датчиков, активной навигации и решения задач по сравнению с традиционными типами машин.
Кроме того, низкий вес машины и использование возобновляемых источников энергии для получения необходимой энергии способствуют защите почвы и снижению вредных выбросов. В настоящее время роботы с электрическим приводом являются дорогостоящими, и большинство имеющихся на рынке роботов не являются модульными по своей конструкции. Модульная конструкция роботов позволяет адаптировать их к различным задачам и использовать в различных условиях. Модульность также способствует приемлемым ценам.
Электрический робот
Маленький и умный электрический робот создан на базе машины Armadillo Scout, разработанной датской компанией LYNEX. Суть заключалась в том, чтобы спроектировать модульного робота с максимально простой механической конструкцией. Конструкция позволяет легко создавать, обслуживать и модифицировать его при необходимости.
Робот-манипулятор Armadillo Scout имеет модульную конструкцию, что делает его конфигурируемым и адаптируемым к широкому спектру исследовательских проектов в области точного земледелия. Armadillo Scout весит около 425 кг, состоит из двух модулей ремней, встроенного электродвигателя, редуктора и контроллера двигателя для каждого ремня. Ленточные модули монтируются по бокам сменной инструментальной платформы, что позволяет регулировать ширину и габаритную высоту робота.
Управление Armadillo Scout осуществляется с бортового компьютера Frobobox с операционной системой Linux Ubuntu 11.10. Питание робота осуществляется от сменного литий-ионного блока питания.
Программное обеспечение
MobotWare - это программная платформа для управления сельскохозяйственными роботами. Благодаря своей структуре система называется многослойным контроллером. Структура состоит из пользовательского интерфейса, включающего определение миссии и контроль на высоком и низком уровне.
В настоящее время MobotWare реализуется на широком спектре мобильных роботов, от небольших изучающихся роботов до обычного исследовательского прототипа.
Программное обеспечение доказало, что MobotWare может управлять роботами, приводимыми в действие как двигателями внутреннего сгорания, так и электродвигателями. Кроме того, безопасность машины можно повысить, добавив специальную функциональность.
Обеспечение энергией
Для эксплуатации предлагается система обеспечения возобновляемой энергией, состоящая из фотоэлектрического генератора, батареи и базовой станции. На базовой станции робот может выполнять подзарядку или даже небольшой автономный ремонт, а также подбирать дополнительное оборудование и материалы (например, химикаты для прополки).
Стратегия заключается в том, чтобы иметь систему батарей для того, чтобы обе батареи были взаимозаменяемы. Это освободит робота от времени зарядки на станции, и потребуется только время для замены батареек. Конструкция базовой станции, а также самого робота, потребует значительных изменений.
Эксплуатация
Предполагается, что робот будет выполнять различные рабочие задачи, такие как наблюдение на открытом воздухе, разведка или, например, обработка сорняков.
Сорняки на поле являются проблемой, потому что они конкурируют с культурами за влагу, питательные вещества и свет. Но сорняки обеспечивают почвенный покров, фиксируют питательные вещества и улучшают биоразнообразие.
Поэтому не все сорные растения нежелательны. Если метод борьбы с сорняками позволяет сохранить "хорошие" сорняки в неприкосновенности и удалить "плохие" сорняки, то этот принцип характерен выборочной прополкой.
Этот метод представляет большой интерес, так как энергия сосредоточена только на удалении проблемных сорняков. Если разведка и мониторинг могут предоставить карты сорняков, то процесс обработки может быть основан на механических (лопатки, ножи или ротор лап), химических (распыление), электрических и тепловых (пламя, пар, излучение, горячая вода или масло) принципах.
Основным требованием является то, чтобы привод был достаточно мал, чтобы работать с высоким пространственным разрешением для целенаправленного воздействия на отдельные участки.
Навигация
Для навигации роботу необходима надежная информация о положении. Он использует RTK-GNSS и энкодеры для одометрии. С каждой стороны робот имеет по одной гусеничной ленте. Он может поворачиваться, (если один ремень не движется, а другой движется вперед или назад, робот поворачивается), но при повороте расход энергии будет выше, чем при движении по прямой.
Для зарядки сельскохозяйственного робота, его можно снабдить электроэнергией с помощью фотоэлементов. Но это очень дорого по сравнению с использованием электросети. Решения являются жизнеспособными в условиях доступа к общественной электросети.
