DJUSTIFICATION OF THE CONCEPT OF A ROBOTIC COMPLEX FOR INCREASING THE EFFICIENCY OF PHYTOSANITARY WORK IN POTATO SEED
Authors: Аксенов А.Г. , Трунов М.С. , Петухов С.Н. 
Published: April 2024

Проблема и цель. Для получения семенного материала картофеля высокого качества необходимо вести постоянную работу в селекционных и семеноводческих посадках по выявлению и удалению растений картофеля с признаками различных болезней или же растений другого сорта. Такие мероприятия проводятся до трех раз за вегетацию растений и связаны с большими объемами (особенно на семеноводческих посадках) и затратами ручного труда. Целью настоящего исследования является изучение технологий и технических средств, применяемых в ведущих западных странах-производителях семенного материала картофеля. Методология. Основой методологии исследования является анализ научных работ и технических решений, применяемых в технологиях фитопрочисток семеноводческих посадок картофеля, используемых в настоящее время в ведущих картофелепроизводящих странах. Проведен анализ конструкций зарубежных селекционных машин для проведения фитопрочисток с различными рабочими органами и изучены физико-механические свойства растений картофеля. Для предполагаемой разработки роботизированного комплекса был выполнен анализ патентов и рассмотрены комплексы существующих зарубежных машин (не имеющих аналогов в Российской Федерации и странах СНГ), которые позволят автоматизировать процесс контроля и удаления растений, зараженных вирусными инфекциями или сортопримесей, а также повысить эффективность работы и уменьшить затраты ручного труда. Предложены параметры манипуляторов грейферного типа для удаления зараженных растений картофеля или сортопримесей, с учетом их физико-механических свойств. Для решения задачи дифференцированного удаления больных растений картофеля и сортопримесей на семеноводческих посадках были изучены технологии, разработанные для пересадки деревьев и конструкции строительных захватов. Предложена их адаптация к требованиям по фитосанитарным работам. Результаты. В результате проведенного исследования получена информация по применяемым технологиям и способам проведения фитопрочисток на семеноводческих плантациях ведущих стран. Показано, что передовые позиции в разработке и производстве машин для проведения фитопрочисток на семеноводческих посадках картофеля занимают фирмы Нидерландов. Для повышения эффективности фитосанитарного контроля предложена технология и способ удаления на семеноводческих посадках картофеля растений с вирусными инфекциями и сортопримесями, а также обоснована разработка роботизированного комплекса с цифровой системой интеллектуального управления для проведения фитосанитарных работ в посадках картофеля в селекции и семеноводстве. Заключение. Анализ конструкций зарубежных селекционных машин показывает, что они выполняют частичную механизацию процесса, при этом сам контроль производится визуально, а удаление зараженных растений и сортопримесей производится оператором-апробатором вручную. Для повышения качества процесса фитопрочисток семеноводческих посадок картофеля предлагается разработка роботизированного комплекса, позволяющего с помощью искусственного интеллекта выявлять зараженные растения и сортопримеси и удалять эти растения из посадок с помощью механического рабочего органа.
Problem and purpose. In order to obtain high-quality potato seed material, it is necessary to conduct constant work in breeding and seed planting to identify and remove potato plants with signs of various diseases or plants of another variety. Such events are held up to three times during the vegetation of plants and are associated with large volumes (especially on seed planting) and manual labor costs. The purpose of this study is to study the technologies and technical means used in the leading Western countries, producers of potato seed material. Methodology. The basis of the research methodology is the analysis of scientific papers and technical solutions used in the technologies of phyto-cleaning of seed potato plantings currently used in leading potatoproducing countries. The analysis of the designs of foreign breeding machines for carrying out phyto-cleaning with various working organs was carried out and the physico-mechanical properties of potato plants were studied. For the proposed development of a robotic complex, patents were analyzed and complexes of existing foreign machines (which have no analogues in the Russian Federation and CIS countries) were considered, which will automate the process of controlling and removing plants infected with viral infections or varietal mixtures, as well as increase work efficiency and reduce manual labor costs. The parameters of grab-type manipulators for the removal of infected potato plants or varietal mixtures, taking into account their physical and mechanical properties, are proposed. To solve the problem of differentiated removal of diseased potato plants and varietal mixtures at seed planting, technologies developed for tree transplanting and construction of construction grips were studied. Their adaptation to the requirements for phytosanitary works is proposed. Results. As a result of the conducted research, information was obtained on the applied technologies and methods of carrying out phyto-cleaning on seed plantations of leading countries. It is shown that leading positions in the development and production of machines for carrying out phyto-cleaning on potato seed plantings are occupied by Dutch companies. To increase the effectiveness of phytosanitary control, a technology and method for removing plants with viral infections and varietal mixtures at potato seed plantings are proposed, and the development of a robotic complex with a digital intelligent control system for conducting phytosanitary work in potato plantings in breeding and seed production is justified. Conclusion. An analysis of the designs of foreign breeding machines shows that they perform partial mechanization of the process, while the control itself is carried out visually, and the removal of infected plants and varietal mixtures is carried out manually by the approbator operator. To improve the quality of the process of phyto-cleaning of seed potato plantings, it is proposed to develop a robotic complex that allows using artificial intelligence to identify infected plants and varietal mixtures and remove these plants from plantings using a mechanical working organ.