Концептуальные направления развития беспилотных мобильных энергетических средств сельскохозяйственного назначения

Обоснование. В настоящее время крупные мировые разработчики и производители в области мобильных сельхозмашин ведут работы над созданием сельскохозяйственных роботизированных систем. Особое внимание уделяется разработке универсальных беспилотных мобильных энергетических средств (МЭС), позволяющих автономно выполнять различные технологические операции без участия человека. В перспективе это позволит исключить оператора непосредственно из процесса управления МЭС и пересмотреть подходы к вопросу повышения эффективности выполнения технологических операций. Существующий тренд повышения производительности за счёт увеличения основных параметров агрегата: ширины захвата, рабочих скоростей, грузоподъёмности и т. д. — может измениться на альтернативный путь, заключающийся в применении сопоставимого по производительности множества автономных малогабаритных агрегатов (рой сельскохозяйственных роботов). Таким образом, применение беспилотных систем управления позволяет использовать концептуально новые подходы к созданию МЭС сельскохозяйственного назначения. В связи с этим становится актуальным проведение исследований, направленных на выявление перспективных концептуальных направлений развития беспилотных МЭС и оценку эффективности их применения.

Цель исследования — выявление концептуальных направлений развития беспилотных МЭС сельскохозяйственного назначения и теоретическая оценка эффективности их применения.

Методы. Объектом исследования являлся процесс трансформации МЭС в условиях развития беспилотных систем управления. Основой исследования послужили научные публикации по вопросам развития роботизированных средств сельскохозяйственного назначения, информационные материалы предприятий-изготовителей сельскохозяйственных тракторов и систем управления сельскохозяйственной техникой. В процессе исследования использовались такие методы, как информационный анализ, синтез, методики расчёта производительности сельскохозяйственных агрегатов и приведённой себестоимости выполнения технологических операций, адаптированные ФГБНУ ФНАЦ ВИМ применительно к беспилотным МЭС.

Результаты. Проанализированы перспективы внедрения беспилотных МЭС, существующие цифровые и интеллектуальные системы управления МЭС и основные факторы, сдерживающие их развитие. Предложена классификация МЭС сельскохозяйственного назначения по уровням автоматизации. Выявлены основные направления развития и предложены концептуальные модели беспилотных МЭС: универсальные беспилотные МЭС (беспилотные тракторы) с сохранением существующей градации по тяговому классу и мощности, универсальные (многофункциональные) беспилотные МЭС малой мощности одного тягового класса, раздельные энергетические модули, объединяющиеся в единый беспилотный агрегат на базе агрегатируемой сельскохозяйственной машины. Предложена методика, и осуществлён расчёт эквивалентного количества беспилотных МЭС каждой концептуальной модели для каждого тягового класса. Осуществлена оценка влияния применения беспилотных МЭС предложенных концептуальных моделей на производительность пахотного агрегата и приведённую себестоимость выполнения пахотных работ.

Заключение. Разработаны концептуальные модели развития беспилотных МЭС и произведены сравнительные расчёты эффективности их применения в составе агрегатов для вспашки, позволяющие дать оценку возможным перспективам их использования.