Роботизированный интеллектуальный аграрный комплекс "Биотрон-М"

Комплекс представляет из себя систему, состоящую из теплицы, робота-манипулятора с различными насадками необходимыми для произведения требуемых операций, набора датчиков и сенсоров считывающие всевозможные данные о климате, состоянии растений, запасе воды и других веществ, программного обеспечения осуществляющего анализ данных и управления всеми процессами происходящими в теплице, и системы питания, включающей аккумуляторы, солнечные батареи и необходимые преобразователи, которые могут обеспечить автономную работу комплекса.

Система представляет собой инновационное решение для эффективного выращивания сельскохозяйственных культур. Она оснащена роботом-манипулятором, передвигающимся по рельсовой линейной направляющей, имеет встроенное специализированное программное обеспечение и набор датчиков, обеспечивающих автономную работу и ресурсосбережение.

Робототехнический манипулятор различными насадками по типу вакуумной присоски, механического захвата и системы распыления автоматизирует рабочие процессы, такие как полив, подкормка, обрезка и сбор урожая.

Датчики и сенсоры собирают данные о климате, состоянии растений, запасе воды и других веществ. Эти данные используются программным обеспечением для анализа и управления процессами в теплице.

Специализированное программное обеспечение позволяет анализировать оптимизировать потребление энергии и ресурсов, что приводит к снижению затрат на производство сельскохозяйственных культур. Технологии искусственного интеллекта и техническое зрение позволяют манипулятору распознавать объекты и выполнять задачи с высокой точностью.

Система питания обеспечивает автономную работу комплекса. Она включает аккумуляторы, солнечные батареи и необходимые преобразователи. Солнечные батареи преобразуют солнечную энергию в электрическую энергию. Аккумуляторы накапливают энергию, полученную от солнечных батарей, и обеспечивают питание комплекса в ночное время или в пасмурные дни. Преобразователи распределяют электрическую энергию аккумуляторов на различные системы комплекса, обеспечивая бесперебойность и отказоустойчивость модулей входящих в состав комплекса.

Система может быть использована для выращивания различных сельскохозяйственных культур, таких как овощи, фрукты, ягоды и зелень.

Эта система не требует постоянного присутствия человека. Она работает автоматически в соответствии с заданными параметрами, но человек может контролировать её работу через специальное приложение на смартфоне или компьютере.

Использование такой системы имеет ряд преимуществ: повышение урожайности за счёт более точного контроля процессов выращивания, снижение затрат благодаря оптимизации потребления энергии и ресурсов, уменьшение воздействия на окружающую среду, а также возможность проведения научных исследований в области увеличения эффективности и экономии ресурсов.

Дополнительные возможности:

- Настройка параметров работы манипулятора в зависимости от типа растений и условий теплицы. 

 Пример способа настройки и ввода параметров.

.

- Мониторинг и анализ данных о состоянии растений и окружающей среды в реальном времени.

Пример вывода результатов мониторинга и анализа данных.

.

- Обучение персонала работе с роботизированной теплицей и специализированным ПО.

Пример работы персонала с роботизированной теплицей.

.

- Проведение исследований в области агротехнологий и робототехники с использованием методических материалов.

Пример проведения исследований в области агротехнологий с использованием робототехнических средств.

.

- Совмещение до 4 линейных направляющих для перемещения робота

Пример размещения рельсовой линейной направляющей.

.

- Совместная работа до 4х роботов на теплицу

Пример одновременной работы нескольких роботов.

.

Эта роботизированная теплица станет незаменимым инструментом для научных исследований, обучения и оптимизации сельскохозяйственных процессов.

Данный продукт представляет собой систему управления выращиванием культур в автономной теплице. В основе системы — автономный робототехнический манипулятор со специализированным программным обеспечением и использованием ресурсосберегающие технологии.

Система использует технологии искусственного интеллекта и техническое зрение. Робототехнический манипулятор с функциями вакуумной присоски, механического захвата и системы распыления автоматизирует рабочие процессы. Также в комплекте идёт программное обеспечение для реализации механических процессов манипулятора, направленных на энерго- и ресурсосбережение.

Функции:

- Мониторинг и наблюдение

Распознавание объектов с помощью нейросети.

В комплексе используется машинное зрение на базе нейросети для распознавания объектов. Это позволяет учебно-научному роботу-манипулятору взаимодействовать с биологической средой анализируя происходящие процессы с помощью камеры. поливать и рыхлить почву, собирать плоды.

Пример размещения камеры и распознавания различных параметров растений.

- Взаимодействие с биологической средой посредством различных насадок.

Учебно-научный робот-манипулятор оснащён различными насадками для взаимодействия с биологической средой. Это позволяет ему выполнять разнообразные задачи, например: полив, рыхление почвы и сбор плодов.

Пример логической схемы работы манипулятора.

Пример осуществления полива растений.

- Автоматизированное управление.

Теплица является системой с автоматизированными процессами, которые будут управляться по принципу «умного дома». Это позволяет автоматически контролировать и оптимизировать потребление энергии и ресурсов.

Благодаря программному обеспечению, которое считывает показания датчиков климата, влажности почвы, освещенности, температуры воздуха, – система самостоятельно контролирует жизненно важные показатели и обеспечивает растения всем необходимым.

Пример логического устройства взаимодействия датчиков и сенсоров комплекса.

Пример вывода показателей на экран оператора комплекса.

- Ресурсосбережение.

Использование энергоэффективных модулей и источников возобновляемой энергии в концепции «Интеллектуальная теплица» позволяет значительно сократить потребление энергии и ресурсов. Это достигается за счёт следующих факторов:

1.      Оптимизация системы освещения. Применение современных светодиодных светильников с высокой светоотдачей и длительным сроком службы позволяет снизить энергопотребление на освещение теплицы. Кроме того, использование естественного освещения путём правильного расположения теплицы и применения систем автоматического управления освещением дополнительно сокращает затраты на электроэнергию.
2.      Применение систем автоматического контроля климата. Современные датчики температуры, влажности и освещённости позволяют точно контролировать микроклимат в теплице, что приводит к снижению затрат на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха.
3.      Использование систем капельного орошения и точного дозирования удобрений. Эти системы позволяют оптимизировать расход воды и питательных веществ, что способствует повышению урожайности при снижении потребления ресурсов.
4.      Внедрение систем автоматизации и роботизации. Роботизированные помощники могут выполнять рутинные операции по уходу за растениями, такие как полив, подкормка, обрезка и сбор урожая. Это не только снижает трудозатраты, но и повышает эффективность использования ресурсов.
5.      Применение альтернативных источников энергии. Установка солнечных панелей и ветрогенераторов позволяет использовать возобновляемые источники энергии для питания систем теплицы. Это снижает зависимость от централизованных сетей электроснабжения и уменьшает экологический след.

Таким образом, внедрение энергоэффективных технологий и возобновляемых источников энергии в концепцию комплекса способствует созданию устойчивого и экологически безопасного сельскохозяйственного производства.

Пример размещения альтернативных источников энергии такие как солнечные батареи.

Развитие концепции – перспективы:

- Повышение урожайности. Использование машинного зрения и робототехники позволит более точно контролировать процессы выращивания культур, что может привести к повышению урожайности.

- Снижение воздействия на окружающую среду. Оптимизация потребления энергии и ресурсов способствует снижению негативного воздействия на окружающую среду.

- Развитие образования. Комплекс может быть использован в образовательном процессе для повышения эффективности обучения студентов, аспирантов и преподавателей.

- Научные исследования. Комплекс предоставляет возможность проводить научные исследования в области увеличения эффективности и экономии ресурсов.