Помощники в поле и на ферме

Все, что мы рассказали о создании и применении роботов, относилось главным образом к промышленности. Ну, а как обстоит дело с их внедрением в сельском хозяйстве? Идет ли и здесь процесс роботизации? Безусловно идет! Хотя сельское хозяйство по уровню применения роботов отстает от промышленности, но и здесь сделаны первые, уверенные шаги. Сделана первая попытка создать роботизированную систему машин, механизирующих труд человека. Роботы начали выходить на необъятные просторы полей. Их все больше становится на животноводческих фермах и в других отраслях сельскохозяйственного производства.

...По полю движется трактор - могучий "Кировец". Лемеха тяжелого семикорпусного плуга отваливают тучную землю казахстанской целины. Вот машина дошла до самого конца поля, сама повернула. Да, кабина трактора пуста. Торчат рычаги, никто не держит их рукоятки.

Трактор движется без тракториста. Все управление движением и работой "Кировца" осуществляется с трактора-лидера. Они связаны между собой специальным кабелем - тросом. По нему передаются электрические сигналы, которые запускают трактор-робот, управляют его движением и работой сельскохозяйственных орудий. При необходимости просто повторяют действия, выполняемые трактористом на тракторе-лидере. Повернул, допустим, он руль вправо, и трактор-робот четко дублирует поворот! Заранее установленная программа, умелое манипулирование переключателями гона и разворота на пульте управления обеспечивают точность маневра. Преимущества работы таких тракторов в паре очевидны: не увеличивая числа механизаторов, можно максимально использовать "Кировцы". Ведь теперь нет нужды сажать тракториста в дублирующую машину. Они могут посменно работать в тракторе-лидере. При использовании такого комплекса производительность труда увеличивается в 1,7-1,8 раза.

Такая роботизированная система позволяет управлять тракторами не только на пахоте, но и на других полевых работах: на севе, бороновании, культивации, обработке пропашных культур. С ее помощью можно вести и снегозадержание.

Советские инженеры и изобретатели непрерывно совершенствуют технику управления сельскохозяйственными машинами. Они успешно работают и над созданием программного управления трактором. Практически решена и задача создания самоходного зерноуборочного комбайна, оборудованного аппаратурой автоматического управления. Такой комбайн без водителя может двигаться по заданному курсу, менять скорость на различных участках и сигнализировать человеку обо всех неисправностях.

Что же представляет собой эта удивительная машина? На обычном зерновом комбайне конструкторы установили автоматический водитель. Основной его механизм - так называемый копир - специальное устройство, которое, скользя вдоль бровки нескошенного хлеба или вдоль валка при раздельной уборке, управляет движением комбайна. В том случае, если агрегат уклонится по какой-либо причине в сторону и копир перестанет чувствовать бровку, сработает реле, которое приведет в действие механизмы управления, и комбайн снова пойдет в нужном направлении.

На таком комбайне имеется и специальная аппаратура для "наблюдения" за отдельными рабочими органами. Если разладится или выйдет из строя какой-либо узел комбайна или забьется барабан молотилки, на исполнительный механизм поступит сигнал, и агрегат сам остановится.

Поступательным движением комбайна-автомата "руководит" так называемый автотехнолог. Он регулирует скорость движения в зависимости от урожайности и влажности убираемого хлеба. По показанию приборов счетно-решающее устройство автоматически выбирает наиболее эффективные режимы работы комбайна.

... Зерно. Золотой поток его идет с целинных земель Казахстана и Сибири, с Украины, Кубани. Миллиарды пудов хлеба поступают ежегодно в закрома Родины. Сберечь зерно в целости и сохранности - большая и сложная государственная задача. У нас в стране для этого используются сотни элеваторов, оборудованных самой современной техникой. Имеются и полностью автоматизированные элеваторы.

Давайте вместе с вами побываем на одном из них - на элеваторе № 4 мельничного комбината Москвы.

...На железнодорожный путь, ведущий к огромному зданию, только что прибыл состав. Он остановился, и механизмы без промедления начали выгружать из вагонов зерно, подавая его по трубопроводам на шестидесятиметровую высоту элеваторных башен, во власть приборов и автоматических устройств - роботов различных назначений и конструкций.

Двигаясь по трубопроводам, зерно несколько раз проходит через очистительные фильтры. Оно будет просушено и взвешено, и только после этого его направят в одну из башен хранилища. Но и здесь за зерном все время зорко наблюдают приборы, замеряя его температуру и влажность. Если обнаружатся какие-либо отклонения от нормы, автоматы "прикажут" механизмам вновь отправить зерно в путь - на просушку. На всех одиннадцати этажах элеватора-автомата нет людей. Включение и выключение механизмов производится с центрального пульта управления.

Автоматизированные фабрики молока и мяса. Так называют сегодня некоторые колхозные и совхозные животноводческие фермы. И это справедливо. Ведь там сосредоточено немало самой совершенной техники. Это и автоматические водокачки, и кормоприготовительные комбайны - настоящие поточные автоматические линии для приготовления всевозможных кормов, и колхозные ТЭЦ, снабжающие ферму горячей водой, паром и электричеством. На фермах действуют и многие другие автоматические машины и приспособления, которые раздают корм, доят коров, убирают навоз.

Заглянем в один из коровников животноводческой фермы. Здесь чисто и светло. Порядок в коровнике поддерживают специальные автоматические устройства. Подвешенные под потолком на рельсах щитки-лопаты через каждые полтора часа производят уборку помещения. Они автоматически подвигают по желобам скопившийся навоз и направляют его в специальные отстойники, устроенные под полом коровника. Доставка и раздача корма (это не менее трудоемкие процессы, чем уборка навоза) здесь также автоматизированы. На ферме действуют и автоматические раздаточные устройства.

...Из кормокухни, где в просторных закромах раздаточного отделения хранятся кукурузный силос, жом и другие корма, уходит двойная линия ковшового транспортера. Двигаясь по принципу замкнутой цепи, ковши сначала поднимаются на чердак. Загрузившись там сеном, спускаются затем в кормокухню. Здесь к сену добавляются сочные корма и концентраты.

Вот загружены все ковши транспортера. Механизатор (он находится у пульта управления, рядом с кормокухней) приводит в движение ковшовые транспортеры. Они направляются к кормушкам. Затем в действие вступает другой автомат. Он выгружает содержимое ковшей в кормушки.

С помощью такого автоматически действующего кормораздатчика один механизатор в течение часа раздает корм всем 2900 коровам, содержащимся на ферме. В обязанности автомата входит уборка навоза, управление доильными агрегатами, механизмами водоснабжения и нагрева воды.

Такие фермы (или же с несколько измененным технологическим процессом и средствами автоматизации) действуют в некоторых наших колхозах и совхозах. Одна из таких автоматизированных ферм вот уже более двух десятков лет существует в колхозе имени Мичурина в Чуйской долине, у самого подножья Тянь-Шаня. Создана она колхозными механизаторами в содружестве с учеными Киргизского научно-исследовательского института животноводства и ветеринарии.

Рост технической оснащенности идет во всех отраслях сельскохозяйственного производства. Широко внедряются манипуляторы и другие средства робототехники.

Вот один из них - МАР-1 - мобильный автономный робот. У него две "руки", которые имеют восемь степеней свободы. Корпус робота также имеет неограниченные степени вращения вокруг вертикальной Оси. Это еще увеличивает мобильность "рук", которые могут поднимать до 75 килограммов груза. Робот снабжен специальными высокочувствительными приборами. Они регистрируют силу сжатия или удара "пальцами" робота, а также температуру и влажность в помещении фермы. Команду о том, что пора начинать работу, ему своевременно подают внутренние часы. В памяти автоматического оператора записана информация о технологическом пространстве фермы, о всех проходах, входах и выходах, производственных площадках. Имеется и специальная система, которая не дает ему сбиться с пути, она все время корректирует движения робота.

Небезынтересно проследить, как действует такой робот. Прикатив на колесиках на свое рабочее место, робот сам подсоединяется к электросети, линии связи, пульту управления или ЭВМ. Затем он подъезжает к месту, где находится инструмент, необходимый для выполнения той или иной операции, берет, например, шланг с брандспойтом и начинает поливать помещение. После окончания работы робот положит все инструменты обратно туда, где он их взял.

Проверив состояние окружающей среды, влажность, температуру, загазованность помещения, робот обо всем этом сообщает на центральный пункт управления. Получив соответствующие указания, он может включить или выключить кондиционер, вентиляторы, отопление...

МАР-1 состоит из отдельных агрегатов и легко собирается и разбирается, что упрощает его обслуживание. У него, например, съемные "руки", агрегатированы на-сосно-гидравлическая, энергетическая, навигационная, локационная системы, его "зрение", "слух", "осязание". В том случае, если что-либо вышло из строя, робот немедленно сообщает на пульт управления о том, какой узел отказал.

Следует упомянуть и еще об одном преимуществе МАРа - он универсален. Если надо, скажем, изменить технологический процесс, внести в него какие-то усовершенствования, то достаточно заменить кассеты с магнитной записью новой программы, и робот будет выполнять другие операции.

Созданы и проходят испытания другие модели сельскохозяйственных роботов. Один из них робот-дояр. У него не две, а четыре "руки" - по числу сосков у вымени коровы. Что он может делать? Его эластичные "пальцы" могут воспроизводить и сосательные движения теленка, а специальная система следит за тем, сколько молока отдает каждая четверть вымени. Если потребуется, то робот и помассирует его. После дойки робот сможет протереть вымя вазелином.

Созданы новые модели роботов и для растениеводства. Один из них предназначен для работы в теплицах. Имея телескопические устройства, удлиняющие "руки", робот может дотянуться до растений и производить различные операции. Один такой робот способен заменить десяток людей, работающих в теплицах.

Спроектированы роботы и для работы в открытом грунте. Это самоходная рама длиной в несколько десятков метров на колесных тележках. На ней смонтировано множество "рук". В зависимости от вида работ каждая из них действует сама по себе, и все они выполняют какую-то определенную работу, скажем, по высадке рассады, окучиванию или прополке растений. Такой робот может выполнять и комплекс работ по уходу за овощами и их уборке, высвобождая на каждой операции десятки людей.

Многорукие роботы созданы и для работы в саду. Они могут выполнять такую трудоемкую и утомительную работу, как обрезка сучьев, сбор урожая фруктов и ягод. Создатели роботов-садоводов нашли несколько остроумных решений. Они снабдили роботы двойным зрением. Вначале они определяют места скопления плодов и посылают туда свои механические "руки", на которых смонтирована локальная система ориентации, помогающая не только найти плод, но и различить его цвет, размер, степень спелости. Каждая "рука" такого робота сделана в виде хобота: сорванное яблоко попадает на внутренний транспортер и затем направляется в тару. Робот обеспечивает и соответствующую сортировку яблок. Конструкторы работают и над созданием роботов для работы на хлопковых, табачных и чайных плантациях.

На первый взгляд кажется, что нет нужды конструировать специальные роботы для работы в сельскохозяйственном производстве: взять и приспособить для работы на фермах и полях манипуляторы, неплохо зарекомендовавшие себя в промышленности. На самом же деле это не так. Сельскохозяйственным роботам приходится взаимодействовать не с металлом и прочими неодушевленными предметами, а с живыми организмами, живой природой. Поэтому сельскохозяйственные роботы должны быть "умнее", то есть оснащаться логическими устройствами более высокого уровня - искусственными органами чувств, им необходимо быть более подвижными, обладать рядом других преимуществ по сравнению с промышленными роботами, которые выполняют ограниченные операции.