Od 1.11.2022 do 31.10.2023 równolegle projektu ACTIVATE realizowany był projekt pt. ACTIVATE_UA – Robotic Platform for Horticulture w obrębie Schematu Wsparcia Ukraińskich Naukowców w ramach Funduszu Współpracy Dwustronnej.

Numer umowy: FWD/I/105/CoBotAGV_UA/2022

Badacz: PhD Taras Hutsol, Profesor PNU

Opis badań:

Współcześnie intensywne uprawy sadownicze stają się coraz bardziej powszechne ze względu na ich szybkie owocowanie i wysokie wskaźniki plonów. Jednocześnie proces zbioru jabłek w intensywnym sadownictwie jest najbardziej czasochłonny, a zbiory są głównie wykonywane przez zespół zbieraczy. W procesie produkcji upraw sadowniczych jest to ważny końcowy etap, który wymaga opracowania zautomatyzowanego sprzętu i platform robotycznych z systemem kontroli zdolnym do przeprowadzenia zbiorów offline.

Pomimo niekwestionowanych zalet znanych podejść do robotyzacji operacji zbiorowych w ogrodach, relacja między stopniem autonomii robotów a liczbą funkcji, które wykonują, na przykład wykonywanie różnych prac agrotechnicznych na pojedynczej zautomatyzowanej platformie, nie została wystarczająco zbadana.

Równocześnie rozwój wymaga zwiększenia efektywności technicznej rozwiązań, aby osiągnąć wysoki poziom autonomii robota. Można to osiągnąć, stosując inteligentne podejście do złożonego przetwarzania danych z zestawu urządzeń obliczeniowych.

Platforma robotyczna zostanie zaprojektowana do pracy na plantacji przemysłowej. Dlatego platforma musi mieć odpowiednie wymiary do efektywnej pracy. W celu osiągnięcia tego zadania proponuje się zaprojektowanie platformy robotycznej, która będzie posiadała 2 osie napędowe z kołami o tych samych wymiarach oraz ramę – nadwozie o kształcie równoległoboku. Zainstalowany enkoder na silnikach elektrycznych pozwala obliczyć prędkość obwodową kół, a za pomocą sygnału sterującego wyrównać poślizg i ślizganie się kół, co doprowadzi do zwiększenia wskaźników przyczepności i uciągu. Badania zaowocują stworzeniem robotycznej platformy do zbioru owoców jabłoni.

Zaprojektowana platforma konstrukcyjnie składa się z ramy ze stojakami, jednostki napędowej, zespołów przekładni elektrycznej i elektronicznego systemu sterowania. Uniwersalna platforma robotyczna będzie napędzana przez 2 przekładnie zębate ECMG600-033U zamontowane na tylnych kołach. Przekładnie zębate będą zasilane przez generator spalinowy (napędzany paliwem na bazie amoniaku) i baterię zasilającą LiFePO4 24V 105Ah, co pozwoli na pracę platformy przy pełnym obciążeniu przez co najmniej osiem godzin ciągłej pracy i zapewni regenerację baterii w nie więcej niż dwie godziny. System kierowania prawdopodobnie będzie oparty na przekładni ślimakowej z silnikiem krokowym i kontrolerem mocy silnika krokowego. Na platformie zostanie zamontowany manipulator – robotyczne ramię do zbierania owoców.

Robotyczne urządzenie do zbioru owoców będzie miało 3 stopnie swobody, ruch głowicy roboczej jest możliwy w płaszczyznach poziomej i pionowej. Zrobotyzowane urządzenie będzie wykonywało następujące rodzaje ruchów: przesunięcie pionowego stojaka wokół osi w przód i w tył, podnoszenie i opuszczanie wysięgnika urządzenia, ruch w przód i w tył ruchomej części wysięgnika z zamontowanym zbieraczem owoców.

Platforma robota zostanie zbudowana na bazie modułowej. Do sterowania zostaną użyte rozwiązania oparte na modelach matematycznych uwzględniających parametry kinematyczne ruchu urządzenia oraz systemy nawigacji satelitarnej współpracujące z cyfrowymi mapami plantacji.