.jpg)
Открытая научно-популярная лекция для школьников
5 февраля в дистанционном формате прошла очередная «университетская суббота».
Открытая научно-популярная лекция была посвящена робототехнике. О настоящем и будущем прикладной науки, занимающейся проектированием, производством и применением автоматизированных технических систем, рассказал ассистент кафедры прикладной механики и графики машиностроительного факультета, тренер студенческой сборной ЧувГУ по робототехнике С.А. Мишин.
В начале вебинара был представлен краткий экскурс в историю развития робототехники и описан опыт применения роботов в автомобилестроении, машиностроении, пищевой и химической промышленности, науке и образовании.
Затем Сергей Александрович дал характеристику основным датчикам, используемым в современных электронных устройствах и на примерах рассказал о таких видах роботов, как мобильные и антропоморфные. Когда робот-пылесос стал обыденностью, какие датчики используются на фабрике «Акконд» при отбраковке конфет, как роботы помогают людям с ограниченными возможностями здоровья, на чем основана кинематика робота-гексапода – ответы на эти и другие интересные вопросы были представлены в презентации и видеороликах.
Особый интерес вызвал рассказ об участии в студенческих соревнованиях по робототехнике и наставничестве над школьными командами юных робототехников. Все участники были приглашены в гости на машиностроительный факультет ЧувГУ для посещения лабораторий робототехники и знакомства с работой беспилотного трактора, запрограммированного командой студентов и преподавателей.
5 февраля 2022г.
Ученые разработали прибор для проведения анализа сельхозземель за несколько минут
26.01.2022г.
Ученые Чувашского государственного университета разработали и запатентовали устройство для точного сканирования сельскохозяйственных земель — профилограф, который позволит аграриям проводить комплексный анализ земли всего за несколько минут. Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки России.
Профилограф — прибор, предназначенный для точного наземного сканирования поверхности сельскохозяйственных земель. Для оценки качества вспашки его устанавливают в борозду, образованную после прохода трактора, и цилиндрическим сканированием определяют профиль поверхности необработанной земли, борозды и обработанный участок, после чего показатели сравнивают.
«По полученным данным определяют глубину вспашки и ее равномерность, величину глыбистости и гребнистости поверхности пашни, уклон дневной поверхности почвы участка поля и коэффициент вспушенности. Только так можно обеспечить комплексный контроль качества обработки почвы одновременно по целому ряду агротехнических показателей», — сказал автор идеи и основной разработчик профилографа Сергей Васильев, слова которого приводятся в сообщении.
Отмечается, что нарушение агротехнических требований к обработке почвы приводит к ухудшению условий роста и развития культурных растений, снижению урожайности, возможности развития эрозии почвы на склоновых землях, снижению плодородия почвы и другим негативным последствиям.
Разработанный российскими учеными прибор поможет управлять продуктивностью посевов, количественно учитывая внутрипольную вариабельность среды обитания растений. Разработка помогает проводить комплексный анализ земли в течение нескольких минут. Основное преимущество в том, что повышается производительность процесса оценки. Сейчас на предприятиях на это уходит около 30 минут.
Разработчики профилографа планируют представить свое изобретение и новый способ контроля качества обработки почвы научному сообществу на 67-м Чемпионате мира по пахоте, который будет проходить в августе 2022 года в Ленинградской области.
Первоисточник: Министерство сельского хозяйства Чувашской Республики
Пахать по науке
Ученые Чувашского государственного университета им. И. Н. Ульянова разработали и запатентовали интеллектуальный профилограф, выполняющий цилиндрическое сканирование сложных поверхностей. Создатели планируют представить свое изобретение на 67-м чемпионате мира по пахоте, который в этом году проводится в России.
Полевой мехатронный профилограф — конструкция, состоящая из основания с установочными стержнями и стойки, на которой размещены угловой датчик и корпус с расположенными в нем блоком питания и блоком управления.
Профилограф — прибор, предназначенный для точного наземного сканирования поверхности сельскохозяйственных земель. Для оценки качества вспашки его устанавливают в борозду, образованную после прохода трактора, и цилиндрическим сканированием определяют профиль поверхности необработанной земли, борозды и обработанного участка, после чего показатели сравнивают. Для определения глубины обработанной почвы выполняется сравнение уровней борозды и необработанной поверхности, а для определения коэффициента вспушенности — уровней обработанной и необработанной поверхностей.
Из-за нарушения агротехнических требований к обработке почвы ухудшаются условия роста и развития культурных растений, снижается урожайность, появляется риск развития эрозии почвы на склоновых землях, снижения плодородия, возникают и другие негативные последствия.
Прибор поможет управлять продуктивностью посевов, количественно учитывая изменчивость условий произрастания растений. По сути, таким образом исследователи Чувашского государственного университета (ЧГУ) реализуют современное «умное» точное земледелие. Профилограф также повышает производительность комплексного анализа земли, и это одно из его ключевых преимуществ. Прибор помогает проводить оценку в течение нескольких минут, тогда как сейчас на предприятиях на это уходит около получаса.
Основной разработчик профилографа, заведующий кафедрой прикладной механики и графики машиностроительного факультета ЧГУ, доктор технических наук Сергей Васильев на полевых испытаниях прибора.
ОЦЕНИТЬ ВСПАШКУ ПО ВСЕМ ПАРАМЕТРАМ
В основу проекта легли многолетние исследования эрозионных процессов на склоновых землях, а также агротехнических и противоэрозионных технологий для их предупреждения. О том, почему ученые ЧГУ решили создать новый профилограф, «Стимулу» рассказал автор идеи и основной разработчик этого устройства, заведующий кафедрой прикладной механики и графики машиностроительного факультета ЧГУ доктор технических наук Сергей Васильев.
Как поясняет исследователь, современные приборы, которые уже используются для оценки вспашки, имеют возможность сканировать обработанную почву только в продольном или поперечном направлении — например, это профилограф для измерения микрорельефа поверхности поля ИП-284-01, разработанный учеными КубНИТИМ. Однако применение таких приборов на склоновых землях, где вспашка ограничена для небольших уклонов агроландшафтов по агротехническим требованиям, проблематично и трудоемко, поскольку замерить истинный склон с их помощью фактически невозможно.
Созданный специалистами ЧГУ полевой мехатронный профилограф представляет собой оригинальную конструкцию, состоящую из основания с установочными стержнями и стойки, на которой размещены угловой датчик и корпус с расположенными в нем блоком питания и блоком управления. Корпус установлен на стойке с помощью подшипников качения, для его привода вращения используется неподвижное опорное колесо, сателлит и двигатель, расположенный на подвижном корпусе. Прибор также включает в себя направляющую, каретку, лазерный датчик положения, винт, электродвигатели, приемник GPS, акселерометр, гироскоп, компас, термогигрометр окружающего воздуха и влагомер почвы.
Созданный специалистами ЧГУ полевой мехатронный профилограф представляет собой оригинальную конструкцию, состоящую из основания с установочными стержнями и стойки, на которой размещены угловой датчик и корпус с расположенными в нем блоком питания и блоком управления
В комплекте находится полевой ноутбук, оснащенный информационной системой измерения и компьютерным управлением для согласованной работы электродвигателей в процессе измерения. На ноутбуке установлена программа приема и обработки показателей датчиков и приборов.
Связь полевого ноутбука с блоком управления, датчиками, электродвигателями, приемником GPS и измерительными приборами обеспечивается через Bluetooth-соединение при помощи Bluetooth-радиомодулей, встроенных в лазерный датчик, блок управления и ноутбук.
«Возможности нашего профилографа позволяют реализовать сканирование поверхности по окружности или по заданной спиралевидной или иной траектории перемещения датчика, например по спирали Ферма, — рассказывает Сергей Васильев. — Преимущества спиралевидного движения рабочих органов и инструмента в различных машинах подтверждены целым рядом российских научных работ, а также за рубежом: это польские исследования в 2001 году и китайские разработки в 2018-м».
Таким образом, по словам Сергея Васильева, в результате сканирования по окружности можно провести экспресс-оценку и определить сразу порядка шести основных агротехнических показателей вспашки. Речь идет о глубине обработки, гребнистости, коэффициенте вспушенности, микрорельефе, прямолинейности вспашки и уклоне, в том числе продольном и поперечном, относительно направления вспашки.
«А при сканировании по спирали с заданным шагом удается получить 3D-поверхность обработанной почвы и смоделировать мелиоративные, эрозионные и другие процессы, происходящие на поверхности почвы, — говорит ученый. — Например, один из наших патентов направлен на определение эвентуальной смытости почвы, то есть виртуально возможной при определенных обстоятельствах. Необходимые условия мы можем проверить нашим прибором и определить коэффициент эвентуальной смытости почвы».
Каждый участник соревнований получает по участку, на котором он должен продемонстрировать свое мастерство обработки земли.
ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВЫЙ УРОВЕНЬ
Разработанный прибор — это интеллектуальная информационно-измерительная система, она имеет целый набор функций для точного определения основных и вспомогательных параметров, включая свою геопозицию, влажность и температуру почвы, азимут и так далее. Это своеобразный эталон, который позволит далее разрабатывать новые измерительные средства, более дешевые и технологичные.
Благодаря профилографу ученые планируют создать научную концепцию применения новых интеллектуальных методов и мехатронных систем сканирования поверхности почвенного покрова. Разработка поможет предупредить деградацию почвы и водную эрозию на ранних стадиях.
Связь полевого ноутбука с блоком управления, датчиками, электродвигателями, приемником GPS и измерительными приборами обеспечивается через Bluetooth-соединение при помощи Bluetooth-радиомодулей, встроенных в лазерный датчик, блок управления и ноутбук
«Сегодня в АПК, в этой трудоемкой и многогранной отрасли, развивается роботизация, — рассказывает Сергей Васильев. — Параллельно мы ведем разработки, связанные с дифференцированной обработкой почвы роботизированными орудиями. Однако оценить качество выполнения сложных операций роботом, который работает постоянно в режиме “беседы” в плане передачи информации для его управления и контроля, получится только с помощью интеллектуальных методов и мехатронных систем сканирования поверхности вариабельного почвенного покрова. То есть можно утверждать, что применение нового профилографа выведет обработку почв сельскохозяйственных земель на принципиально новый уровень».
Опытный образец профилографа, а также метод контроля агротехнических показателей обработки почвы на склоновых землях уже используются в СХПК «Оринино» Моргаушского района Чувашии и в ООО «Агроформула» в Казани. Разработчики планируют представить свое изобретение и новый способ контроля качества обработки почвы научному сообществу на 67-м чемпионате мира по пахоте.
Алексей Андреев. «Стимул» – журнал об инновациях в России. 2022. 26 января.
Студенты машиностроительного факультета ЧГУ разработали трактор с автономной системой управления
Студенты машиностроительного факультета ЧГУ разработали трактор с автономной системой управления. За основу взяли старый агрегат, извлекли из него устаревшие детали и сделали современную машину, которая может ездить без водителя и управляться дистанционно.
Один экземпляр уже готов бороздить поля и помогать аграриям, на подходе второй - это уже заказ от одного из российских тракторных заводов.
В салоне никого нет, а руль крутится. Чудеса? Вовсе нет. Технологии давно уже не из мира фантастики и фильмов о будущем, а реальные. Старенький трактор, о котором вспоминали лишь в сильные снегопады и привлекали иногда к уборке территории, вдруг обрел новую жизнь - с инновациями. А ведь это ЛТЗ-120Б - сплошная механика. Менять пришлось почти всю начинку.
- Сделать механизм нажатия сцепления, нажатия тормоза, поворота, включение передачи. то есть управление коробкой передач, это мы делали в первый год, - рассказал руководитель студенческого конструкторского бюро "Робототехника" Сергей Мишин.
Работа началась в 19 году. В команде - около 10 человек: это аспиранты, магистры, студенты машиностроительного факультета. Собрал всех увлеченных доктор технических наук Сергей Васильев. Он был связан до этого с сельским хозяйством, поэтому занялся разработкой полезных агрегатов в помощь сельчанам. В прошлом году проект выиграл грант Фонда развития науки.
- Мы смогли проект реализовать с помощью гранта. Этот фонд науки подразумевает разработку современных технических средств, технологий и обязательно с участием студентов, - рассказал заведующий кафедрой прикладной механики и графики машиностроительного факультета ЧГУ имени И.Ульянова Сергей Васильев.
Работали над превращением обычного трактора в беспилотный два года, продумывали каждую деталь. Многое сделали сами.
- Все детали этой системы мы делали здесь, у нас на факультете, в наших мастерских, лабораториях, - рассказал декан машиностроительного факультета ЧГУ имени И.Ульянова Виктор Гартфельдер.
Перспективы у автономной системы управления - огромные. Работой наших студентов уже заинтересовались за пределами Чувашии.
- У нас есть уже первый заказ - это трактор Уралец, который прибыл к нам из Челябинска, они хотят, чтобы мы сделали также беспилотный трактор с дистанционным управлением, - рассказал заведующий кафедрой прикладной механики и графики машиностроительного факультета ЧГУ имени И.Ульянова Сергей Васильев.
На этом мини-тракторе воплощать идеи с автономным управлением будет проще, признаются молодые машиностроители. Но и свое первое детище они бросать не собираются. Летом этого года у обновленного ЛТЗ были первые серьезные испытания - на Дне поля в Цивильском районе. Для этого команда изобретателей изготовила еще и приспособление для управления гидравликой.
- То есть у нас трактор может управлять включением и выключением вала отбора мощности, может поднимать и опускать гидравлику, навеску, управлять гидравликой, - рассказал руководитель студенческого конструкторского бюро "Робототехника" Сергей Мишин.
Так, изобретатели приделали косилку к трактору и он успешно, без водителя, обработал часть поля, предоставленного для испытаний. Возможностей для использования беспилотных технологий множество - не только в сельском хозяйстве, но и, к примеру, в коммунальной сфере. Это еще не окончательный вариант, команда будет свой агрегат дорабатывать, в планах и использование спутниковых технологий. В Минсельхозе новшеством тоже заинтересовались, возможно, в будущем поля Чувашии будут бороздить именно такие машины.
