ROBI - Un prototip de manipulator mobil pentru aplicații agricole
Practicile de agricultură de precizie sunt cea mai eficientă modalitate de a reduce semnificativ impactul negativ al agriculturii asupra mediului, datorat aplicării excesive de substanțe chimice, producând în același timp suficiente alimente pentru a satisface o cerere în creștere.
Articol de Simona Lazăr, 18 Septembrie 2024, 18:45
Într-adevăr, transformarea agriculturii tradiționale în agricultură de precizie nu numai că reduce încărcătura chimică din alimente și din mediu, dar îmbunătățește, de asemenea, profiturile agricultorilor și randamentul recoltelor, oferind agricultorilor un randament al investițiilor lor. Introducerea capacităților avansate de detectare permite monitorizarea la nivelul plantelor, depistând problemele înainte ca acestea să se răspândească. În plus, prin introducerea roboților agricoli, substanțele chimice pot fi aplicate cu precizie de albină; pesticidele și fungicidele pot fi utilizate doar atunci când este necesar și în cantitatea minimă necesară sau chiar pot fi înlocuite cu tehnici cu impact mai redus (de exemplu, rărirea mecanică în loc de cea chimică, controlul biologic în loc de pesticide chimice). Pe scurt, introducerea unor capacități avansate de percepție (de exemplu, senzori de înaltă tehnologie) și de acțiune (de exemplu, platforme robotizate) aduce o abordare tehnologică de vârf a agriculturii, permițând observarea, măsurarea și acțiunea.
Proiectare și realizare
ROBI” este un prototip de manipulator mobil de dimensiuni mici pentru aplicații agricole, al cărui scop este de a sprijini dezvoltarea și testarea algoritmilor inovatori de percepție și control. Deoarece un astfel de vehicul de mici dimensiuni, echipat cu câteva brațe lungi de o jumătate de metru, poate acționa asupra multor culturi diferite, de la podgorii la plante erbacee, principalele caracteristici geometrice ale robotului, și anume garda la sol, șenilele, ampatamentul, ar trebui să fie ușor adaptabile.
Pe lângă adaptabilitatea caracteristicilor geometrice, opțiunile de proiectare au fost determinate de următoarele cerințe:
costuri reduse, pentru a avea un prototip de cercetare care poate fi ușor realizat în mai multe exemple pentru a studia algoritmii de gestionare a flotei;
greutate redusă, pentru a crește, pe cât posibil, timpul de descărcare a bateriilor și, astfel, durata misiunii
design mecanic simplu, astfel încât robotul să poată fi construit cu ușurință, fără a necesita prelucrări complexe, pornind de la un kit de montare (și, astfel, să poată fi distribuit cu ușurință ca proiect open source).
ROBI” este propulsat de patru motoare electrice fără perii de curent alternativ montate în roți.
Motoarele pe roți prezintă numeroase avantaje în raport cu o transmisie electrică clasică constituită din unul sau două motoare electrice și o transmisie adecvată. În primul rând, în cazul motoarelor pe roți, nu este necesară nicio transmisie, ceea ce face ca proiectarea mecanică a vehiculului să fie mai ușoară și mai fiabilă, reducând greutatea, mărind spațiul disponibil deasupra șasiului pentru sarcina utilă și sub acesta pentru a îmbunătăți garda la sol și evitând componentele care ies în afară și care pot fi deteriorate sau pot afecta mediul în caz de impact. În plus, vehiculul poate fi echipat cu ușurință cu patru roți motoare independente care permit creșterea manevrabilității, chiar fără a introduce o cinematică Ackermann care se caracterizează printr-o proiectare mecanică mult mai complexă și costuri de realizare excesive, și deschid calea către dezvoltarea unor algoritmi de control inovatori pentru controlul stabilității vehiculului pe terenuri în pantă și/sau alunecoase.
Ca dispozitive de măsurare a poziției, a fost selectat encoderul rotativ absolut Orbis™ de la RLS. Deși este un senzor cu costuri reduse, acest codificator este caracterizat de o sensibilitate de ±0,3◦ și o rezoluție de 14 biți. În plus, o altă caracteristică particulară a acestui dispozitiv, care îl face deosebit de potrivit pentru această aplicație, este că nu există nicio conexiune mecanică între stator și rotor (deoarece mișcarea este transmisă de la axa encoderului la electronica de măsurare exploatând efectul magnetic), eliminând astfel riscul de deteriorare a discului din cauza vibrațiilor și șocurilor mecanice, care se întâmplă frecvent atunci când encoderele standard sunt utilizate în vehicule off-road.
Viitorul
Modelul prezentat aici va fi utilizat, în viitorul apropiat, pentru a dezvolta sistemul de control al robotului și pentru a proiecta instrumente agricole electrice inovatoare.
