РОБОТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА НАВЕДЕНИЯ ЗАХВАТНО-СРЕЗАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА НА ДЕРЕВО

А.П. Мохирев, И.А. Мохирев, Д.М. Морозов

Скачать

№ 1 (29)

Технологии. Машины и оборудование

Сведения об авторах

Мохирев Александр Петрович – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств

Лесосибирский филиал ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева», г. Лесосибирск, Российская Федерация

e-mail: ale-mokhirev@yandex.ru

Мохирев Иван Александрович – учащийся

КГАОУ «Краевая школа-интернат по работе с одарёнными детьми «Школа космонавтики», Железногорск, Российская Федерация

e-mail: mohirevivan@yandex.ru

Морозов Дмитрий Михайлович – студент магистратуры

Лесосибирский филиал ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева», г. Лесосибирск, Российская Федерация

e-mail: dima-morozov-1992@mail.ru

 

Аннотация: 

На сегодняшний день совершенствование лесозаготовительных машин направлено повышение производительности с использованием современных информационных систем. Наиболее сложной операцией на лесозаготовках, требующей опыта и квалификации оператора является управление манипулятором при наведении захватно-срезающего устройства на дерево. При «жестком» захвате дерева в результате неточного наведения манипулятора происходит повреждение спиливаемого дерева, произрастающего вокруг подроста, поломка дорогостоящего оборудования, возникает риск падения дерева в незаданном направлении, разрушения пильного механизма. Также увеличивается время наведения манипулятора и захвата дерева, что значительно снижает производительность работ. При постоянной концентрации на сложной операции оператор быстро утомляется, что снижает его работоспособность и внимательность. Не точное наведение манипулятора и «жесткий» захват дерева происходит довольно часто и может произойти даже у опытного оператора. Рассматриваемые операции в большей степени выполняются по одному алгоритму, а значит, могут выполняться автоматизировано. С целью устранения выше перечисленных недостатков предложена система автоматического наведения захватно-срезающего устройства на дерево и его захвата. Она состоит кроме как из технологического оборудования самой машины, компьютера с системой управления лесозаготовительной машиной, двух датчиков расстояния, датчика касания. Датчики расстояния, установленные на захватно-срезающем устройстве, определяют местоположение дерева. Информация с датчиков подается на компьютер лесозаготовительной машины, который управляет исполнительными механизмами манипулятора лесозаготовительной машины. Управляемые системой управления машины исполнительные механизмы гидроманипулятора, наводят захватно-срезающее устройство на дерево. Датчик  касания устанавливается на корпусе захватно-срезающего устройства. При касании дерева с датчиком дерево захватывается. При таком выполнении повышается точность и скорость наведения захватно-срезающего устройства на дерево, что приводит к снижению утомляемости оператора, повышению производительности лесной машины, снижению повреждений деревьев и захватно-срезающего устройства за счет частичной автоматизации процесса наведения захватно-срезающего устройства на дерево и его захвата.

 

Ключевые слова: 

лесозаготовительная машина, захватно-срезающее устройство, оператор, автоматизация, роботизация, манипулятор, система управления, захват дерева, повышение производительности, утомляемость оператора

 

Для цитирования: 

Мохирев, А. П. Роботизированная система наведения захватно-срезающего устройства на дерево / А. П. Мохирев, И. А. Мохирев, Д. М. Морозов // Лесотехнический журнал. – 2018. – Т. 8. – № 1 (29). – С. 194–202. – Библиогр.: с. 200–202 (20 назв.). – DOI:10.12737/article_5ab0dfc77edc04.85487053.

 

Литература: 
  1. Байкова, Е.С. Развитие исследований в сфере робототехники в организациях ФАНО России [Текст] / Е. С. Байкова, О. О. Мугин, Д. И. Цыганов // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2016. – № 1 (174). – С. 219-227.
  2. Барабанов, Д. В. Обзор систем позиционирования применяемых при создании роботизированных установок [Текст] / Д. В. Барабанов, Н. В. Муханов // В сборнике: Наука и молодежь: новые идеи и решения в АПК: Сборник материалов Всероссийских научно-методических конференций с международным участием. – 2016. – С. 233-235.
  3. Инновационные технологии лесосечных работ [Текст] : учеб. пособие / И. Р. Шегельман, Я. Т. Лаурила, В. И. Скрыпник, О. Н. Галактионов. – Петрозаводск : Verso, 2016. – 134 с.
  4. Карпачев, С. П. Дистанционное управление машинами обеспечивает безопасность труда в лесу [Текст] / С. П. Карпачев // Лесопромышленник. – 2008. – Февраль-март (45). – С. 28-29.
  5. Ласточкин, Д. М. Исследование нагруженности пространственно-приводного механизма захватно-срезающего устройства [Текст] / Д. М. Ласточкин, Е. М. Онучин // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2013. – № 91. – С. 731-741.
  6. Мохирев, А. П. Методика выбора лесозаготовительных машин под природно-климатические условия [Текст] / А. П. Мохирев // Лесотехнический журнал. – 2016. – Т. 6. – № 4 (24). – С. 208-215.
  7. Мохирев, А. П. Оценка технологических процессов лесозаготовительных предприятий [Текст] / А. П. Мохирев, Е. В. Горяева, С. О. Медведев // Лесотехнический журнал. – 2016. – Т. 6. – № 4 (24). – С. 139-147.
  8. Мохирев, А. П. Моделирование технологического процесса работы лесозаготовительных машин [Текст] / А. П. Мохирев, В. О. Мамматов, А. П. Уразаев // Международные научные исследования. – 2015. – № 3 (24). – С. 72-74.
  9. Патент на изобретение RU 2468573 С2. Способ наведения рабочего органа манипулятора лесной машины на объект [Текст] / Л. Н. Шобанов, А. И. Шургин. – № 2468573; заявл. 18.11.2010; опубл. 10.12.2012.
  10. Зрительное утомление человека-оператора в процессе восприятия информации с электронных дисплеев [Текст] / И. В. Петухов [и др.] // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика-математика. – 2014. – № 2. – С. 87-94.
  11. Посметьев, В. И. Оценка актуальности и обоснование выбора схемы лесовозного автомобиля с дистанционным управлением [Текст] / В. И. Посметьев, В. О. Никонов, В. В. Посметьев // Лесотехнический журнал. – 2017. – Т. 7. – № 1 (25). – С. 211-218.
  12. Шегельман, И. Р. Техническое оснащение современных лесозаготовок [Текст] / И. Р. Шегельман, В. И. Скрыпник, О. Н. Галактионов. – СПб. : ПРОФИ – ИНФОРМ, 2005. – 337 с.
  13. Ширнин, Ю. А. Автоматизация отбора деревьев при выборочных рубках леса [Текст] / Ю. А. Ширнин, Л. А. Стешина, И. О. Танрывердиев // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник. – 2014. – № S2. – С. 19-23.
  14. Aschoff, T. Algorithms for the automatic detection of trees in laser scanner data [Text] / T. Aschoff, H. Spiecker // Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spat. Inf. Sci. – 2004. – No. 36. P. 71-75.
  15. Review of methods of small-footprint airborne laser scanning for extracting forest inventory data in boreal forests [Text] / J. Hyyppa [et al.] // Int. J. Remote Sens. – 2008. – No. 29. – P. 1339-1366.
  16. Analysis of human-operated motions and trajectory replanning for kinematically redundant manipulators [Text] / U. Mettin, S. Westerberg, A. S. Shiriaev, P. X. La Hera // Proceedings of the 2009 IEEE / RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, St. Louis, MO, USA, 11-15 October 2009. – P. 795-800.
  17. Substantiation and evaluation of effectiveness of perspective constructions of forest tractors ancillary equipment [Text] / V. I. Posmetyev [et al.] // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2016. – Vol. 11. – № 3. – P. 1840-1855.
  18. Rossmann, J. Navigation of mobile robots in natural environments: Using sensor fusion in forestry. [Text] / J. Rossmann, P. Krahwinkler, C. Schlette // J. Syst. Cybern. Inform. – 2010. – No. 8. – P. 67-71.
  19. Realization of a Highly Accurate Mobile Robot System for Multi Purpose Precision Forestry Applications [Text] / J. Rossmann [et al.] // Proceedings of the 2009 International Conference on Advanced Robotics, ICAR 2009, Munich, Germany, 22–26 June 2009. – P. 1-6.
  20. Laser scanning measurements on trees for logging harvesting operations [Text] / Y. Zheng, J. Liu, D. Wang, R. Yang // Sensors. – 2012. – No. 12. – P. 9273-9285.