Разработка и тестирование прототипа аппаратно-программного комплекса для автоматизации сельскохозяйственной техники

Промежуточный НТО состоит из трёх структурных частей - введение, основная часть, заключение. Основная часть состоит из 11 разделов. Объём отчёта - 71 страница, из них 67 страниц составляют основную часть. Таблиц - 15 Иллюстраций - 47 Ключевые слова - следование по траектории, gps навигация, rtcm поправки, rtk станция, беспилотная техника, isobus, lora, rtcm Цели работы: 1. Разработка алгоритма, рассчитывающего требуемые углы поворота колёс для движение техники по заданной траектории маршрута с минимальным отклонением 2. Разработка алгоритма автоматического построения оптимального маршрута обработки поля с возможностью скорректировать построенный автоматически маршрут оператором комплекса 3. Разработка аппаратной части прототипа, обеспечивающей передачу вращательного воздействия на рулевой вал для установки требуемого угла поворота колёс, рассчитанного разработанными алгоритмами 4. Разработка алгоритмов определения точного положения техники и вектора направления движения за счёт обработки данных с GPS приёмников, инерциального датчика, а также приёма и обработки дифференциальных поправок от наземной RTK станции по GSM каналу 5. Испытание разработанных алгоритмов и аппаратной части прототипа 6. Автоматическое включение/выключение присоединенных агрегатов, в том числе через шину ISOBUS 7. Разработка системы приёма дифференциальных поправок от наземной RTK станции по LoRa каналу 8. Разработка системы отправки отчётов и телеметрии в облако 9. Разработка механизма, управляющего топливным насосом высокого давления (ТНВД) для автоматического управления скоростью движения 10. Разработка электрической схемы и разводка платы прототипа 11. Тестирование прототипа аппаратно-программного комплекса для автоматизации сельскохозяйственной техники Результаты работы, основные характеристики: В результате работы разработан алгоритм для движения техники по заданной траектории маршрута, рассчитывающий требуемые углы поворота колес для удержания объекта в траектории. Алгоритм прост в настройке и в результате тестирования показал свою эффективность с максимальным отклонением от маршрута в 30мм. Разработан алгоритм автоматического построения оптимального маршрута обработки поля, который в случае необходимости может быть скорректирован вручную. Разработана аппаратная часть прототипа, обеспечивающая передачу вращательного воздействия на рулевой вал для установки требуемого угла поворота колёс, рассчитанного разработанными алгоритмами. Разработан алгоритм определения точного положения техники и вектора направления движения за счёт обработки данных с GPS приёмников, инерциального датчика, а также приёма и обработки дифференциальных поправок от наземной RTK станции по GSM каналу. Были протестированы два варианта - с парой простых GPS приемников uBlox M8T и программной обработкой RTCM поправок, с парой дорогих GPS приемников uBlox F9P, поддерживающих аппаратную обработку поправок процессором GPS приемника. Оба варианта показали свою эффективность в определении точного местоположения с точностью 2.5см и направления с точностью 0.1° . Проведены испытания разработанных алгоритмов и прототипа, подтвердившие их хорошую работоспособность Разработан ISOBUS Task Controller сервер и Universal Terminal сервер для автоматического управления орудиями через ISOBUS, а также система автоматического релейного управления орудиями без ISOBUS Разработан и успешно испытан метод передачи RTCM поправок посредством технологии дальней радиосвязи LoRa Разработан облачный сервис для приема отчетов и телеметрии от техники. Разработка и испытан механизм, управляющий топливным насосом высокого давления (ТНВД) для автоматического управления скоростью движения Разработана электрическая схема и плата аппаратной части комплекса. Прототип протестирован на реальной технике Cтепень внедрения: Аппаратно-программный комплекс готов к внедрению на любой тип выпускаемой сельскохозяйственной техники. Также программное обеспечение может использоваться отдельно в составе сторонних проектов по автоматизации. Рекомендации по внедрению; Разработанные в результате НИОКР программные и аппаратные решения рекомендованы к внедрению в действующие хозяйства, выявлена большая заинтересованность в использовании этих решений среди фермеров и предприятий агропромышленного комплекса. Область применения: Аппаратно-программный комплекс интегрируется в трактора и комбайны для автоматизации движения и работы орудий с целью повышения качества всех видов выполняемых техникой сельскохозяйственных работ, таких как вспашка и боронование, посевные работы, уборка урожая, опрыскивание и внесение удобрений. Значимость работы: Работа обладает большой значимостью для агроиндустрии. После начала серийного производства разработанных в ходе НИОКР изделий рынок получит недорогие средства автоматизации, повышающие качество сельскохозяйственных операций, с характеристиками не уступающими характеристикам лидеров рынка. Также работа укрепляет технологический суверенитет России - точность работы оборудования не может быть искусственно снижена производителем из-за санкционной политики, как это произошло у отдельных систем иностранного производства. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования: Предполагается довести полученные в ходе выполнения работ программные решения и прототипы до стадии серийного производства готовых изделий на их основе. Объекты интеллектуальной собственности, полученные в результате выполнения работы - полезная модель (аппаратная часть комплекса) и программное обеспечение. Работа успешно выполнена в соответствии с техническим заданием