Полевой робот с модулем магнитно-импульсной обработки растений

Современной тенденцией развития сельхозпроизводства является его интеллектуализация. По мере развития искусственного интеллекта, ученые и инженеры все чаще обращаются к теме беспилотных автомобилей, тракторов и роботов, работающих в автоматическом режиме, в том числе с использованием систем спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS.

В настоящее время находят практическое применение сельскохозяйственные агрегаты с интеллектуальными системами управления движением, системами технического зрения, способные распознавать образы, отличать культурное растение от сорняков и выполнять технологическую операцию.

Во Всероссийском НИИ механизации сельского хозяйства разрабатываются фундаментальные основы создания и применения интеллектуальных систем (ИС) в сельскохозяйственном производстве. С интеллектуальными технологиями тесно связано одно из новых направлений работы института — создание роботизированных систем, обеспечивающих реализацию современных ресурсосберегающих агротехнологий.

Так, одной из разработок является универсальное робото-техническое средство для выполнения работ в интенсивных технологиях возделывания овощных и плодовых культур, которое может оснащаться различными модулями: "Магнитно-импульсная обработка (МИО) растений", "Опрыскиватель-гербицидник", "Рыхлитель-пропольщик", "Косилка", "Лазерный облучатель растений", "Модуль технического зрения". За счет компактных габаритов модули могут быть использованы и в условиях тепличных хозяйств.

Основная особенностьробототехнического средства — его высокая маневренность, обеспечиваемая за счет возможностей всех четырех колес изменять направление движения на 360?. За счет оптимального распределения нагрузки по осям и особого сцепления колес робот устойчив как в поперечном, так и в продольном направлении, может работать на крутых склонах.

Инновационными элементами являются автоматизированная система управления двигателем и трансмиссией; автоматический контроль и управление работой установки МИО (длительность импульсов тока в обмотках индуктора не более 6 мс (миллисекунд) в частотном диапазоне 0,5-32,0 Гц); воздействие на растения слабыми низкочастотными импульсными магнитными полями в сочетании с синхронным облучением импульсами света определенных длин волн. Данные воздействия можно отнести к определенному виду нанотехнологии, направленной на реализацию генетического потенциала растений.

Применение мобильного агрегата на плантациях пропашных овощных и низкорастущих ягодных культур обеспечивает стабильное увеличение приживаемости и укореняемости растений и семян, улучшение биометрические показателей, прирост урожайности до 30%.

Многочисленные исследования показывают высокую биологическую эффективность применения модуля магнитно-импульсной обработки растений и внешних магнитных полей малой интенсивности (от 0,05 до 100 мТл).

Этот способ воздействия относится к экологически чистому и неэнергоемкому регуляторному фактору, позволяющему более полно использовать генетические ресурсы растений. Спектр практически значимых эффектов, связанных с магнитной обработкой растений, весьма велик. Он включает улучшение качества посадочного материала, ускорение роста и развития растений, повышение урожайности.

Данное робототехническое средство с модулем магнитно-импульсной обработки растений было представлено на аграрной выставке "Золотая осень-2015" и в конкурсе "За успешное внедрение инноваций в сельское хозяйство" награждено золотой медалью.

Следует учитывать, что сельскохозяйственное производство имеет дело с живой природой, поэтому в системе "растения — окружающая среда — средства механизации" необходим учет различных неопределенных факторов, требуется предсказать возможные варианты "поведения" объектов, их размеры, форму и т.п. Современные адаптивные робототехнические средства способны выполнять функциональные задачи даже в такой "неопределенной" системе. Конечно, робототехника не заняла еще в сельском хозяйстве таких же прочных позиций, как в промышленности, но, тем не менее, роботизация отдельных отраслей сельскохозяйственного производства активно развивается.

Эффект МИО

По данным Всероссийского селекционно-технологического института садоводства и питомниководства, применение МИО обеспечивало увеличение укореняемости зеленых черенков вишни в 1,8 раза, рябины десертной — в 2,4, аронии — в 1,4, сирени в — 1,2, ежевики и малины черной — в 1,5-2 раза, жимолости — в 1,4 раза по сравнению с необработанными черенками. Количество корней при этом увеличивалось на 21-48%, длина — на 25-61%.

Использование модуля МИО при доращивании укорененных черенков в теплице повышало приживаемость ежевики на 10%, жимолости — на 18, рябины — на 30%. Прирост побегов увеличивался на 14-46%.

МИО прикорневой зоны сеянцев груши улучшала биометрические показатели надземной части, изменяла архитектонику корневой системы сеянцев, увеличивая количество скелетных корней. В результате выход высококачественного подвойного материала увеличился на 32%. МИО зимних прививок яблони улучшала их приживаемость на 21%, а прирост побегов — в 1,4-1,7 раза.

При культивировании растений in vitro коэффициент размножения после МИО возрастал у груши и ирги в 1,5-1,6 раза, ежевики и рябины — в 1,2, малино-ежевичного гибрида — в 1,3 раза по сравнению с контролем. Укореняемость побегов улучшилась в 2,0-3,3 раза, число и длина корней увеличились в 1,6-3,1 раза, приживаемость микрорастений в нестерильных условиях после МИО — на 7-27%.

Применение модуля МИО при производстве овощных пропашных культур показывает увеличение урожайности корнеплодов на 25-30%.