Преимущества алюминия как конструкционного материала для сельскохозяйственного грузового робота

   С развитием тренда на облегчение труда фермеров роботами усиливается необходимость их наиболее эффективного внедрения в аграрный сектор (включая садоводство). В науке о материалах и сельскохозяйственной грузовой робототехнике до настоящего времени не выработано однозначного мнения о том, какие конструкционные материалы наиболее предпочтительны, исходя из технических, экономических и экологических критериев. Авторы редко связывают возможности конструкционных материалов для роботов со снижением удельного давления на грунт. Инженерия нуждается в исследованиях, сравнивающих разные конструкционные материалы, наиболее приемлемые для производства сельскохозяйственных грузовых роботов.

   Цель данной работы – сравнительное исследование трех вариантов сельскохозяйственного грузового робота с корпусом из стали, алюминия или стеклопластика с обоснованием наиболее приемлемого материала.

   Была выдвинута гипотеза о превосходстве алюминия как материала для сельскохозяйственного грузового робота над сталью и стеклопластиком. С использованием стали, алюминия или стеклопластика были сконструированы три варианта робота. Затем они испытывались в полевых условиях с фиксированием получаемых результатов. С экономической точки зрения стеклопластик более оправдан, чем алюминий. Это объясняется снижением эксплуатационных расходов робота за счет более низкой плотности стеклопластика (1 900 против 2 700 кг/м³). Зато по экологическому критерию стеклопластик проигрывает, поскольку содержит формальдегид и с трудом поддается вторичной переработке.

1. Ramesh B. N., Nabokov V. I., Skvortsov E. A. Classification and features of robotics in agriculture. Agrarian Bulletin of the Urals. 2017;02(156):82-88.

2. Скворцов Е. А., Скворцова Е. Г., Санду И. С., Иовлев Г. А. Переход сельского хозяйства к цифровым, интеллектуальным и роботизированным технологиям. Экономика региона. 2018. Т. 14, вып. 3:1014-1028. DOI: 10.17059/2018-3-23.

3. Birner R., Daum T., Pray C. Who drives the digital revolution in agriculture? A review of supply-side trends, players and challenges.Appl Econ Perspect Policy. 2021:1-26. doi: 10.1002/aepp.13145.

4. Sandler B.-Z. Robotics: Designing the Mechanisms for Automated Machinery. Academic Press. 2 nd ed. 1999;433 p. ISBN: 0-12-618520-4. URL: http://www.robot.bmstu.ru/files/books/[Robotic]%20Robotics%20-%20Designing%20the%20Mechanisms%20-%20Ben-Zion%20Sandier.pdf (date accessed: 17. 12. 2021).

5. Boyko A. Participants of the agricultural robots market. URL: http://robotrends.ru/robopedia/uchastniki-rynka-selskohozyaystvennyh-robotov (date accessed: 17. 12. 2021). (In Russ.)

6. Дорошенко С. В. Изменение свойств почв под влиянием орошения на территории Казахстана. Сборник материалов «Ломоносов – 2015» : XI Международная научная конференция студентов, магистрантов и молодых ученых, посвященная 20-летию Ассамблеи народа Казахстана и 260-летию Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова : Тезисы докладов XI Международной научной конференции : в 2-х частях (I часть). – Астана: Казахстанский филиал МГУ имени М. В. Ломоносова. 2015;135-140.

7. Goltyapin V. Ya. Field robots: an overview of intelligent agricultural technology. April 3, 2019. URL: https: //agbztech.ru/article/robots-for-fields-review-of-intelligent-agricultural-equipment/ (date accessed: 22. 12. 2021). (In Russ.)

8. Zaripov R., Gavrilov P. Research Opportunities to Improve Technical and Economic Performance of Freight Car through the Introduction of Lightweight Materials in their Construction. Procedia Engineering. 2017;187:22–29. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.04.345.

9. Setlak L., Kowalik R., Lusiak T. Practical Use of Composite Materials Used in Military Aircraft . Materials. 2021;14(4812):27. doi: 10.3390/ma14174812.

10. Pravilonis T., Sokolovskij E. Analysis of composite material properties and their possibilities to use them in bus frame construction. Transport. 2020;35. Issue 4:368–378. doi: 10.3846/transport.2020.13018.

11. Raghav A. T., Roshann R. D. D., Krishna K. L. H., Survesh S. Mechanical characterization and comparison of glass fibre and glass fi bre reinforced with aluminium alloy (GFRAA) for automotive application. Materials Today: Proceedings 46. 2021;1181-1186. doi: 10.1016/j.matpr.2021.02.062.

12. Delda R. N. M., Basuel R. B., Hacla R. P., Martinez D. W. C., Cabibihan, J.-J., Dizon J. R. C. 3D Printing Polymeric Materials for Robots with Embedded Systems. Technologies. 2021;9(82):27. doi: 10.3390/technologies9040082.