Ин таҳқиқот барои роботҳои ҷамъоварии ангур на танҳо суръати манипулятор, балки вақти интизориро, ки аз қуттибандии хӯшаҳо пас аз ҷамъоварӣ ва идоракунии қуттиҳои пур ва холӣ ба вуҷуд меояд, коҳиш дода, роботи ҳамгирошудаи дудаста ва қобили кори пайвастаро таҳия мекунад. Низом ду камераи мустақили RGB-D ва ду манипулятори дорои 4 дараҷаи озодӣ, ошкорсозии хӯша дар асоси YOLOv8 ва муайянкунии нуқтаи ҷамъоварии сеандоза, меъмории бортии интиқол-буферкунии дорои ҷамъан 22 қуттӣ, ки аз 20 ҷойи нигоҳдорӣ ва мизи гардиши дустгоҳадор иборат аст, инчунин стратегияи пойгоҳи мобилиро, ки барои бастани холигиҳои фазои корӣ қадамҳои 0,74 m ва 1,644 m-ро навбат ба навбат истифода мебарад, муттаҳид мекунад. Дар ҷойгиркунии оптимизатсияшудаи даст-чашм фарогирии самараноки фазои кории манипулятор %73,3 ва ҳампӯшии майдони диди камера %12,5 ҳисоб шудааст. Дар шароити идеалӣ кори параллелии ду даст даври ҷамъовариро аз 5,2 s/хӯша то 3,4 s/хӯша коҳиш медиҳад; дар озмоишҳои воқеии токзор низом метавонад 22 қуттӣ, яъне 110 хӯшаро дар як вазифа коркард кунад, ба ҳисоби миёна 6,9 хӯша/дақиқа ва дар минтақаҳои зич то 10 хӯша/дақиқа ҳосилнокӣ таъмин намояд ва дар манбаъ сатҳи муваффақияти ҷамъоварӣ %92 гузориш шудааст. Маҳдудияти натиҷаҳо дар он аст, ки озмоишҳо танҳо дар як токзори Shine Muscat ва зери низоми парвариши pergola-и уфуқӣ анҷом дода шудаанд; ҳамчунин механизми кунунии интиқол бинобар мушкили сахтӣ ҳангоми дарозшавии баръакс бо қуттиҳои пурбор ҳанӯз марҳилаи холисозии автоматиро ба анҷом расонида наметавонад.

Натиҷаи муҳими сатҳи низомии таҳқиқот нишон медиҳад, ки логистикаи қуттиҳо, ки зоҳиран аз суръати дасти ҷамъоварӣ мустақил менамояд, зернизоми калидии муайянкунандаи ҳосилнокии умумии робот аст. Дар ҳоле ки даври ҳадди ақали ҷамъоварӣ барои пур кардани як қуттӣ бо панҷ хӯша 17,2 s аст, дар 14 s анҷом ёфтани ивазкунии қуттиҳои пур ва холӣ имкон медиҳад, ки идоракунии қуттиҳо бидуни интизор гузоштани манипуляторҳо дар баробари ҷамъоварӣ иҷро шавад.

Масъалаи асосие, ки таҳқиқот мехоҳад ҳал кунад, чист?

Дар роботҳои ҷамъоварии мева ҳосилнокӣ аксар вақт танҳо ба суръати расидани дасти робот ба ҳадаф ва кандани мева нисбат дода мешавад. Аммо ин таҳқиқот вазифаи воқеии ҷамъовариро ҳамчун занҷири “бирас-ҷамъ кун-гузор-қуттиро иваз кун-ба нуқтаи нави корӣ ҳаракат кун” баррасӣ мекунад ва мушкили асосиро дар он мебинад, ки ҳар ҳалқаи ин занҷир метавонад тамоми низомро мунтазир гузорад.

Дар манбаъ зикр мешавад, ки қисми муҳими низомҳои мавҷуда дорои меъмории “як end-effector + як қуттӣ” мебошанд. Гарчанде ин сохтор аз ҷиҳати механикӣ сода аст, пас аз пур шудани қуттӣ робот бояд ба нуқтаи холисозӣ баргардад ё низоми ҷамъоварӣ иваз шудани қуттиро интизор шавад. Дар муқаддимаи таҳқиқот бо такя ба корҳои пешина оварда мешавад, ки вақти рафтуомад барои холисозӣ дар роботҳои мобилии ҷамъоварӣ метавонад ба %25-%40-и вақти умумии амалиётӣ расад.

Аз ин рӯ, таҳқиқот мекӯшад се масъалаи муҳандисиро дар як тарҳ ҳал кунад: ҷойгиркунии даст-чашм, ки кори воқеан параллелии ду дастро таъмин кунад; низоми бортии буферкунӣ, ки қуттиҳои пур ва холиро бидуни мунтазир гузоштани манипуляторҳо идора карда тавонад; ва стратегияи фарогирӣ, ки холигиҳои фазои кориро, ки ду даст ба онҳо намерасанд, тавассути ҳаракати пойгоҳи мобилӣ пӯшонад.

Меъмории умумии робот чӣ гуна сохта шудааст?

Робот аз се зернизоми асосӣ иборат аст:

• пойгоҳи мобилии қобили ҳаракат ба самтҳои гуногун;
• низоми бинокулярии дудастаи даст-чашм, ки аз ду камераи симметрии RGB-D ва ду манипулятори мустақили 4-DOF иборат аст;
• низоми бортии интиқол-буферкунии қуттиҳо, ки аз мизи гардиш, механизми интиқол ва рафи бисёрқабатаи нигоҳдорӣ иборат аст.

Расми 2-и таҳқиқот ҷойгиршавии физикии ин се сохторро дар як платформаи мобилӣ нишон медиҳад. Ду манипулятор барои деворҳои ангури тарафи рост ва чапи робот масъуланд; ҳар даст бо маълумоти ҳадафе, ки аз камераи RGB-D-и худ мегирад, мустақилона кор мекунад. Ин тарҳ зарурати он ки як камера ҳамзамон тамоми фазои кории ҳар ду дастро бубинад, бартараф кардан мехоҳад.

Низоми тасвиргирӣ ва ҷамъоварӣ чӣ гуна кор мекунад?

Дар ҳар воҳиди ҷамъоварӣ як камераи умқи Orbbec Gemini Pro мавҷуд аст. Дар манбаъ кунҷҳои диди камераи умқ уфуқӣ 67,9°, амудӣ 45,3° ва диагоналӣ 78°; кунҷҳои диди камераи RGB бошад уфуқӣ 71,5°, амудӣ 56,7° ва диагоналӣ 84° дода шудаанд.

Хӯшаҳо бо алгоритми YOLOv8 ошкор карда мешаванд, сипас бо истифода аз моделсозии геометрӣ нуқтаҳои сеандозаи ҷамъоварӣ/буридан муайян мегарданд. Ҳар яке аз манипуляторҳо 4 дараҷаи озодӣ дорад. Дарозии бозуи болоӣ 500 mm ва дарозии бозуи пеш 150 mm мебошад.

End-effector буридан ва гирифтани хӯшаро дар як механизм муттаҳид мекунад. Тартиби амалиёт дар таҳқиқот “аввал буридан, баъд гирифтан” аст. Тибқи асосноккунии манбаъ, ин барои коҳиш додани шумораи қадамҳои амалиётӣ дар баробари маҳдуд кардани осеб ба хӯша интихоб шудааст.

Чаро ду камераи алоҳида истифода шудааст?

Ҳангоми истифодаи як камера ҳамон як ҳаҷми дид бояд майдони кори ҳар ду дастро фаро гирад. Дар чунин ҳолат майдони диди камера ва фазои кории механикӣ ба ҳам сахт вобаста мешаванд; қисми майдоне, ки дастҳо аз ҷиҳати назариявӣ ба он мерасанд, метавонад танҳо бинобар маҳдудияти фарогирии визуалӣ ё пешгирии бархӯрд истифода нашавад.

Дар таҳқиқот ду камера нисбат ба меҳвари марказии робот симметрӣ ҷойгир шудаанд. Камераи рост манбаи асосии дарки манипулятори рост ва камераи чап манбаи асосии дарки манипулятори чап аст. Ду майдони дид пурра аз ҳам ҷудо истифода нашудаанд; барои коҳиш додани минтақаи кӯри визуалӣ як миқдори муайяни ҳампӯшии уфуқӣ нигоҳ дошта шудааст.

Бо такя ба таҷрибаи муҳандисии адабиёт, манбаъ тақрибан %10-%20 ҳампӯшии уфуқии майдони дидро барои ду камера диапазони мувофиқ мешуморад. Аз маҳдудиятҳои геометрии худ ҳадди ақали тақрибан %12,1-ро ба даст оварда ва дар тарҳи ниҳоӣ

\[ \eta=12.5\% \]

таносуби ҳампӯширо истифода кардааст.

Чаро фазои кории назариявии манипулятор бевосита истифода нашудааст?

Ҳар нуқтае, ки дасти робот аз ҷиҳати математикӣ ба он мерасад, барои ҷамъоварии бехатар ва дақиқ яксон муфид нест. Таҳқиқот фазои кории манипуляторро ҳамчун ҳаҷми тақрибан эллипсоидмонанд баррасӣ мекунад ва барои дурӣ аз конфигуратсияҳои сингулярӣ дар наздикии сарҳадҳои назариявӣ майдони истифодашавандаро танг мекунад.

Муаллифон фазои кории уфуқиро то %70-и арзиши назариявӣ ва фазои кории амудиро то %80 коҳиш дода, барои сингулярияти механикӣ, хатои мавқеъ, монеаҳои шоха/ток ва таҳаммулҳои саҳроии кишоварзӣ захираи бехатарӣ мегузоранд.

Таносуби фарогирии самараноки фазои корӣ дар манбаъ чунин муайян мешавад:

\[ \eta_{\mathrm{cover}} = \frac{l_{\alpha_{er}}}{l_{\alpha_r}} \times100\% \]

Дар ин ҷо \(l_{\alpha_r}\) фосилаи воқеии уфуқии кори манипулятори тангшуда ва \(l_{\alpha_{er}}\) дарозии минтақаи самараноки ҷамъовариро ифода мекунад, ки аз буриши ҳамин фосила бо майдони диди камера боқӣ мемонад.

Фосилаи ниҳоии кори дасти рост тақрибан 0,183-1,310 m ва минтақаи самараноки уфуқие, ки воқеан бо камера якҷо истифода мешавад, 0,183-1,009 m муайян шудааст. Ин ҷойгиркунӣ

\[ \eta_{\mathrm{cover}}=73.3\% \]

таносуби фарогирии самаранокро таъмин кардааст. Азбаски робот симметрӣ аст, геометрияи тарафи чап низ ҳамин гуна қабул мешавад.

Оё майдони диди амудӣ хӯшаҳои ангурро пурра фаро мегирад?

Барои андозагириҳои саҳроӣ дар токзор панҷ мавқеи намунагирӣ интихоб шуда, ҷамъан 50 андозагирии баландӣ гирифта шудааст. Баландии хӯшаҳо аз замин дар фосилаи 1,1-1,6 m муайян гардидааст.

Вақте баландии камера тақрибан 1,35 m интихоб мешавад, майдони ҳисобшудаи диди амудӣ тақрибан фосилаи 1,016-1,684 m-ро фаро мегирад. Ин фосила минтақаи ченшудаи хӯшаҳо 1,1-1,6 m-ро пурра дар бар мегирад.

Ин натиҷа на танҳо нишон медиҳад, ки камера ангурро мебинад, балки ҳамоҳанг кардани мавқеи камера ва ҳаҷми бехатари кори манипуляторро дар як минтақаи баландӣ низ имконпазир медонад.

Низоми бортии буферкунии 22 қуттӣ чӣ гуна кор мекунад?

Логистикаи қуттиҳои робот бо меъмории сесатҳа сохта шудааст:

Мизи гардиш → механизми интиқол → рафи бисёрқабатаи нигоҳдорӣ.

Дар рафи нигоҳдорӣ 20 ҷой барои қуттӣ мавҷуд аст. Дар мизи гардиши маркази робот бошад ду истгоҳи иловагии қуттӣ ҳаст. Ҳамин тавр иқтидори умумии боркашонӣ ба 22 қуттӣ мерасад.

Қуттии истгоҳи пеши мизи гардиш қуттии фаъоли ҷамъоварӣ аст; ду манипулятор хӯшаҳои ҷамъшударо ба он мегузоранд. Дар истгоҳи ақиб қуттии холии навбатӣ интизор мешавад. Вақте қуттии фаъол пур мешавад, миз 180° гардида қуттии пурро ба низоми интиқол ва қуттии холиро зери манипуляторҳо меорад.

Механизми интиқол плитаҳои телескопии бисёрмарҳиларо, ки ба қуттӣ дар самтҳои X, Y ва Z мерасанд, механизми интиқоли уфуқӣ ва механизми бардошти амудиро муттаҳид мекунад. Ҳангоми интиқоли қуттии пур ба ҷойи холии мувофиқ дар раф, низом қуттии холии дигарро ба мизи гардиш меорад.

Чаро иваз кардани қуттӣ барои кори низом муҳим аст?

Ба як қуттӣ панҷ хӯшаи ангур гузошта мешавад. Вақте даври идеалии ҷамъоварии дудаста 3,4 s/хӯша аст, вақти назариявии ҳадди ақали пур кардани қуттӣ

\[ 3.4\times5=17.0\ \mathrm{s} \]

аст, аммо таҳқиқот барои даври низом 17,2 s вақти ҳадди ақали пур кардани қуттиро гузориш мекунад.

Низоми ивазкунии қуттӣ дар маҷмӯъ 14,0 s тӯл мекашад. Аз ин 2,1 сония барои гардиши 180°-и мизи гардиш ва 11,9 сония барои нигоҳдории қуттии пур ва овардани қуттии холӣ сарф мешавад.

Аз ин рӯ, фосилаи вақт, ки дар манбаъ нишон дода шудааст,

\[ 17.2-14.0=3.2\ \mathrm{s} \]

мебошад. Ин шарти асосии вақтбандӣ аст, ки намегузорад логистикаи қуттӣ нисбат ба дасти ҷамъоварӣ ба маҳдудкунандаи сусттар табдил ёбад.

Чаро пойгоҳи мобилӣ бо масофаи доимӣ пеш намеравад?

Миёни майдонҳои самараноки кори ду даст дар ҳар нуқтаи таваққуф тақрибан 0,366 m холигии дастрасӣ пайдо мешавад. Агар робот танҳо бо қадамҳои калон ва доимӣ ҳаракат кунад, баъзе хӯшаҳо дар минтақаи дастнорас мемонанд; агар танҳо бо қадамҳои хурд ҳаракат кунад, қисми зиёди майдони аллакай ҷамъшуда дубора фаро гирифта шуда, яке аз дастҳо камсамар мегардад.

Манбаъ аввал қадами назариявии ҳадди аксарро

\[ S_{\max}=0.826\ \mathrm{m} \]

ҳисоб карда, барои хатогиҳои ҷойгиркунӣ ва ларзишҳои механикӣ тақрибан %10 захираи ҳампӯшӣ илова намуда, қадами хурдро

\[ S_a=0.74\ \mathrm{m} \]

муайян кардааст.

Аммо истифодаи пайвастаи ин арзиш боис мегардад, ки тақрибан %45-и майдони кори дасти чап бо минтақае, ки қаблан дасти рост ҷамъ кардааст, ҳампӯш шавад. Аз ин рӯ муҳаққиқон стратегияи навбат ба навбат истифода кардани қадами хурд ва калонро таҳия кардаанд.

Дар стратегияи ниҳоии ҳаракат:

• дар ҳаракатҳои рақами тоқ 0,74 m қадами хурд;
• дар ҳаракатҳои рақами ҷуфт 1,644 m қадами калон

истифода мешавад. Қадами хурд холигии дастрасии пешинаро мебандад, қадами калон бошад роботро бештар ба минтақаи нави ҷамъоварӣ мебарад.

Низоми идоракунӣ аз кадом сахтафзор ва нармафзор истифода мекунад?

Ядрои edge-computing-и робот платаи таҳияи Horizon RDK X5 аст. Дар манбаъ зикр мешавад, ки плата дорои протсессори ҳаштядроии Cortex-A55 1,5 GHz, хотираи 8 GB LPDDR4 ва суръатбахши AI-и Sunrise 5 мебошад.

Нармафзор дар образи махсуси Ubuntu 22.04 кор мекунад ва барои иртиботи додаҳо байни гиреҳҳо ROS 2 Humble истифода мешавад. Меъмории идоракунӣ низоми интиқоли қуттӣ, интерфейси инсон-мошин, пойгоҳи мобилӣ, ду манипулятор ва ҷузъҳои мавқеъ-дарк ба монанди LiDAR/RTK-GNSS/IMU-ро дар атрофи RDK X5 муттаҳид мекунад.

Даври воқеии амалиёт дар Расми 9 чиро нишон медиҳад?

Раванди ҷамъоварии роботӣ ҳамчун як даври пӯшидаи амалиётӣ иҷро мешавад:

1. ҷойгир шудани пойгоҳи мобилӣ дар мавқеи ҷамъоварӣ;
2. ошкор кардани хӯшаҳои тарафи худ аз ҷониби ду камера;
3. муайян кардани нуқтаҳои сеандозаи ҷамъоварӣ;
4. ҷамъоварии параллелии ду даст аз ҳадафи наздик ба ҳадафи дур;
5. пас аз ҷамъан панҷ хӯша, пур ҳисоб кардани қуттии фаъол;
6. 180° гардиши мизи гардиш ва иваз кардани қуттии пур бо холӣ;
7. гузоштани қуттии пур ба раф ва омода кардани қуттии холии нав аз ҷониби низоми интиқол;
8. пас аз анҷоми хӯшаҳои майдони диди ҷорӣ, ҳаракати пойгоҳи мобилӣ ба мавқеи нави корӣ.

Паёми асосии илмии Расми 9 он аст, ки ҷамъоварӣ ва интиқоли қуттӣ ба ҷои амалиёти пайдарпайе, ки якдигарро мунтазир мекунанд, то ҳадди имкон ҳамчун ду зерраванди параллелӣ тарҳрезӣ шудаанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Дар токзори Shine Muscat-и таҳқиқшуда бо ҷойгиркунии симметрии ду камераи мустақил ва ду даст %73,3 фарогирии самараноки фазои корӣ таъмин шудааст.
• Ҳампӯшии уфуқии майдони диди камераҳо %12,5 дар доираи муҳандисии ҳадафшудаи %10-%20 нигоҳ дошта шудааст.
• Дар шароити идеалӣ кори параллелии ду даст даври ҷамъовариро аз 5,2 s/хӯша то 3,4 s/хӯша коҳиш додааст.
• Тибқи ҳисобкунии манбаъ, ин тағйири давр нисбат ба як даст ба %34,6 беҳбудии ҳосилнокӣ мувофиқат мекунад.
• Низоми бортӣ бо 20 ҷойи раф ва ду истгоҳи мизи гардиш ҷамъан 22 қуттиро интиқол дода метавонад.
• Азбаски даври ивазкунии қуттӣ 14 s буда аз даври ҳадди ақали 17,2 s-и пур кардани қуттӣ кӯтоҳтар аст, дар манбаъ нишон дода шудааст, ки амалиёти ҷамъоварӣ-интиқол-буферкунӣ метавонанд параллелӣ иҷро шаванд.
• Дар панҷ озмоиши саҳроии пурбор вақти миёнаи вазифа 15,8 дақиқа ва ҳосилнокии миёнаи ҷамъоварӣ 6,9 хӯша/дақиқа аст.
• Дар минтақаҳои зичи хӯша манбаъ ҳадди аксар 10 хӯша/дақиқа ва дар минтақаҳои пароканда ё сахт пӯшида тақрибан 5,23 хӯша/дақиқа гузориш медиҳад.
• Дар манбаъ сатҳи муваффақияти ҷамъоварии саҳроӣ %92 гузориш шудааст.
• Стратегияи навбатии қадамҳои 0,74 m ва 1,644 m барои бастани холигиҳои фазои корӣ ва мувозинати сарбории ду даст татбиқ шудааст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ ё исбот намекунад

• Нишон дода нашудааст, ки робот дар ҳамаи навъҳои ангур ё ҳамаи низомҳои парвариши токзор бо ҳамон ҳосилнокӣ кор мекунад.
• Сатҳи муваффақияти %92 маънои кори миқёси тиҷоратӣ ё самаранокии дарозмуддати мавсимиро надорад.
• Озмоишҳо дар ҳавои бад, замини нишеб ё зери халалҳои шадиди муҳити зист анҷом дода нашудаанд.
• Арзиши 10 хӯша/дақиқа, ки дар минтақаҳои зич дида шудааст, суръати миёнаи устувор дар тамоми токзор нест.
• Прототипи ҳозира занҷири пурра автономии логистикиро, ки қуттиҳои пурро мустақилона аз токзор берун мебарорад, нишон намедиҳад.
• Дар қуттии пурбори тақрибан 10 kg, вақте дарозшавии баръакси Y аз 0,4 m зиёд мешавад, деформатсияи механикӣ ба дақиқии ҷойгиркунӣ таъсир мерасонад.
• Қадамҳои пойгоҳи мобилӣ дар ин таҳқиқот аз рӯи фазои кории собит пешакӣ ҳисоб шудаанд; онҳо ба зичии фаврии хӯшаҳо мутобиқ намешаванд.
• Кори таҳқиқот аз озмоиши назоратшавандаи рӯбарӯ бо дигар роботҳои дудаста дар ҳамон токзор ба даст наомадааст.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Шароити саҳро ва маводи таҷрибавӣ

Озмоишҳо моҳи октябр дар токзори Shine Muscat воқеъ дар Guijiaying Village, Linyi County, Yuncheng City, музофоти Shanxi-и Чин анҷом дода шудаанд. Ангур дар низоми pergola-и уфуқӣ парвариш шуда, хӯшаҳо ба поён овезон гардида, дар ду тараф деворҳои амудии trellis ташкил мекарданд.

Натиҷаҳои ҳисобшудаи ҷойгиркунии даст-чашм

Натиҷаҳои стратегияи ҳаракати пойгоҳи мобилӣ

Ҳисоб шудааст, ки байни минтақаҳои кори дасти рост ва чап дар ҳар таваққуф тақрибан 0,366 m холигӣ вуҷуд дорад. Дар ҳоле ки масофаи ҳадди аксари як қадам 0,826 m аст, қадами хурди бехатар 0,74 m интихоб шудааст.

Азбаски истифодаи доимии қадами 0,74 m тақрибан %45 ҳампӯшии нолозими майдони кориро ба вуҷуд оварда, дасти чапро ба ҷои ҷамъоварии минтақаи нав ба дасти ёридиҳанда барои пур кардани холигии кори қаблӣ табдил медиҳад, стратегияи ниҳоӣ ба истифодаи навбатии ду қадам гузаронида шудааст:

Расми 8 нишон медиҳад, ки истифодаи пайдарпайи ин ду қадам минтақаҳои кориро ба ҳам мепайвандад ва ҳангоми пешравии робот холигии дастрасиро дасти мавқеи навбатӣ мепӯшонад.

Муқоисаи даври як даст ва ду даст

Манбаъ дар шароити идеалӣ даври ҷамъоварии як дастро 5,2 s/хӯша ва миёнаи кори параллелии ду дастро 3,4 s/хӯша медиҳад.

Беҳбудии нисбие, ки манбаъ гузориш кардааст:

\[ \frac{5.2-3.4}{5.2}\times100\% \approx34.6\% \]

буда, асоси натиҷаи “%34,6 беҳбудии ҳосилнокӣ” дар таҳқиқот мебошад.

Панҷ озмоиши саҳроии пурбор

Барои санҷидани қобилияти кори пайвастаи робот панҷ озмоиши пурбор гузаронида шудааст. Ҳар озмоиш ҳамчун як вазифаи 22 қуттӣ ва 110 хӯша муайян шудааст. Вақтҳои вазифа мутаносибан

21, 14, 16, 11 ва 17 дақиқа

гузориш шудаанд. Вақти миёнаи вазифа 15,8 дақиқа аст.

Манбаъ ҳосилнокии миёнаи ҷамъовариро

\[ 6.9\ \mathrm{salkım/dakika} \]

ва сатҳи муваффақияти ҷамъовариро

\[ 92\% \]

медиҳад.

Аммо азбаски ба таври возеҳ гузориш нашудааст, ки сатҳи муваффақияти %92 аз рӯи чанд кӯшиши умумии ҷамъоварӣ ҳисоб шудааст, махраҷи ин таносуб дар муҳтавои Verianla бароварда нашудааст.

Чаро зичии хӯшаҳо ҳосилнокии саҳроиро тағйир медиҳад?

Расми 10(b)-(c) нишон медиҳад, ки вақти вазифа ва суръати ҷамъоварӣ дар тамоми саҳро доимӣ нестанд. Дар минтақаҳое, ки хӯшаҳо зич ва пайвастаанд, робот ба сатҳи 10 хӯша/дақиқа мерасад; дар минтақаҳои пароканда ё сахт бо барг/шоха пӯшида ҳосилнокӣ то тақрибан 5,23 хӯша/дақиқа коҳиш меёбад.

Манбаъ ин фарқро ба ду омили асосӣ нисбат медиҳад: вақти ҳаракати пойгоҳи мобилӣ байни ҳадафҳои нав ва таъхирҳои дарк/коркарди визуалӣ дар шароити мураккаби пӯшидашавӣ.

Иқтидори 22 қуттӣ аз ҷиҳати амалиётӣ чӣ маъно дорад?

20 ҷойи раф ва ду истгоҳи мизи гардиш якҷо иқтидори умумии 22 қуттиро таъмин мекунанд. Азбаски дар ҳар қуттӣ панҷ хӯша қабул мешавад, иқтидори як вазифа

\[ 22\times5=110\ \mathrm{salkım} \]

мешавад.

Дар озмоиши саҳроии таҳқиқот ин даври 22-қуттӣ бидуни дахолати инсон анҷом дода шудааст. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки прототип на танҳо дасти ҷамъоварӣ, балки логистикаи дохили бортро пас аз ҷамъоварӣ низ дар даври кори тӯлонӣ идора карда метавонад.

Натиҷаи вақтбандии Расми 11

Расми 11 амалиёти интиқол-буферкунӣ ва вақти пур кардани қуттии навбатӣ аз ҷониби манипуляторро дар як меҳвари вақт муқоиса мекунад.

• Ивазкунии мизи гардиш: 2,1 s
• Нигоҳдории қуттӣ + овардани қуттии холӣ: 11,9 s
• Ивазкунии умумии қуттӣ: 14,0 s
• Пуркунии ҳадди ақали қуттӣ: 17,2 s
• Захираи вақт: тақрибан 3,2 s

Ин мувофиқсозии вақт асоси он аст, ки манипуляторҳо бе интизори интиқоли қуттӣ кори худро идома дода метавонанд.

Маҳдудияти механикӣ: чаро холисозии пурра автоматӣ ҳанӯз вуҷуд надорад?

Маҳдудияти муҳимтарини механикии таҳқиқот ҳангоми дарозшавии баръакси низоми телескопӣ дар самти Y пайдо мешавад. Ҳангоми интиқоли қуттии пурбори тақрибан 10 kg, агар дарозшавии баръакс аз 0,4 m зиёд шавад, хамшавии нӯги сохтори консорӣ ба дақиқии ҷойгиркунӣ таъсир мерасонад.

Аз ин рӯ функсияи ба нақша гирифташудаи холисозии автоматии прототипи ҳозира пурра амалӣ нашудааст. Ҳадафи тарҳи оянда бо истифода аз маводи сахттараш, сохтори тақвиятёфта ва роҳнамоиҳои дастгирии иловагӣ хамшавии нӯгро аз 3 mm камтар нигоҳ доштан аст.

Маҳдудияти дуюми стратегияи ҳаракати мобилӣ

Қадамҳои 0,74 m ва 1,644 m аз рӯи геометрияи собити фазои корӣ пешакӣ ҳисоб мешаванд. Низом дар ҳамон лаҳза дарозии қадамро аз рӯи зичӣ ё тақсимоти воқеии хӯшаҳое, ки камераҳо мебинанд, тағйир намедиҳад.

Манбаъ барои корҳои оянда таҳияи андозаи қадами мутобиқшаванда-ро вобаста ба зичӣ ва тақсимоти мавқеии хӯшаҳо пешниҳод мекунад. Чунин равиш метавонад дар минтақаҳои пароканда таваққуфҳои нолозимро кам ва дар минтақаҳои зич фарогирии нозуктарро таъмин кунад; аммо ин идея дар таҳқиқоти ҳозира таҷрибавӣ санҷида нашудааст.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Таҳқиқоти аслӣ: A dual-arm grape harvesting robot with binocular hand-eye system and onboard bin transfer-buffering system

Муаллифон: Chenghao Zhang; Shenghui Yang; Hongbiao Lan; Chandi Xia; Kangyang Zhang; Yongjun Zheng; Liming Xu; Jieyun Li; Shaohua Xue; Xingxing Liu.

Муаллифи масъул: Xingxing Liu.

Саҳми баробар/муаллифи якуми баробар: Дар манбаъ чунин изҳорот вуҷуд надорад.

Аффилиатсияҳо: College of Engineering, China Agricultural University, Beijing, China; Shanxi Zhiyun Zhineng Technology Co., Ltd., Yuncheng, China; Shandong Key Laboratory of Intelligent Agricultural Equipment in Hilly and Mountainous Areas, Jinan, China.

Навъи манбаъ: SSRN preprint; таҳқиқоти роботикаи кишоварзӣ, таҳияи низоми механикӣ ва озмоиши саҳроии токзор.

Ҳолати peer review: Ин таҳқиқот preprint аст ва аз peer review нагузаштааст. Дар ҳар саҳифаи ҳуҷҷати боршуда ибораи “Preprint not peer reviewed” мавҷуд аст.

Рақами сабти SSRN: 6837410.

DOI: 10.2139/ssrn.6837410

Платформа: SSRN.

Санаи пешниҳод/нашри SSRN: 27 May 2026.

Сабти маҷаллаи peer-reviewed: Ҳангоми омода кардани ин мавод сабти библиографии тасдиқшаванда сабти SSRN preprint мебошад; journal version-и peer-reviewed бо ҳамин унвон тасдиқ нашудааст.

Литсензия/ҳуқуқи муаллиф: Маълумоти сабти SSRN “All rights reserved” ва манъи истифодаи такрорӣ бе иҷозатро нишон медиҳад. Аз ин рӯ расмҳои аслии таҳқиқоти манбаъ ба мақолаи Verianla нусхабардорӣ нашудаанд.

Маблағгузорӣ: China Agriculture Research System of the Ministry of Finance and the Ministry of Agriculture and Rural Affairs (CARS-29) ва Shandong Provincial Key Research and Development Program (Grant No. 2025CXPT155).

Дастрасии додаҳо: Дар манбаъ изҳороти алоҳидаи Data Availability ё анбори кушодаи додаҳо муайян нашудааст.

Тазоди манфиатҳо: Дар таҳқиқоти боршуда изҳороти алоҳидаи тазоди манфиатҳо муайян нашудааст.

CRediT/саҳми муаллифон: Дар таҳқиқоти боршуда изҳороти алоҳидаи саҳми CRediT вуҷуд надорад.

Муҳити озмоиш: Токзори Shine Muscat; низоми horizontal pergola trellis; Guijiaying Village, Linyi County, Yuncheng City, Shanxi Province, China. Озмоишҳои саҳроӣ дар шароити мусоиди обу ҳаво анҷом дода шудаанд.

Усули роботӣ: Ду камераи мустақили Orbbec Gemini Pro RGB-D, шиносоии хӯша дар асоси YOLOv8, локализатсияи геометрии сеандозаи picking-point, ду манипулятори 4-DOF, end-effector-и буридан-гирифтан, компютери edge-и Horizon RDK X5 ва меъмории идоракунии тақсимшуда дар асоси ROS 2 Humble истифода шудаанд.

Ҳисоби фазои корӣ: Фазои кории манипулятор ҳамчун ҳаҷми эллипсоидмонанд моделсозӣ шудааст; дар усули Monte Carlo 10⁶ намунаи joint-posture истифода шуда ва ҳисоб 10 маротиба такрор гардида, миёнаи он гирифта шудааст. Барои кори бехатар %70-и фазои назариявии уфуқӣ ва %80-и фазои амудӣ ҳамчун майдони самаранок истифода шудаанд.

Натиҷаҳои асосии саҳроӣ: %73,3 фарогирии самараноки фазои корӣ; %12,5 ҳампӯшии FOV-и камера; 3,4 s/хӯша даври идеалии дудаста; %34,6 беҳбудӣ нисбат ба як даст тибқи ҳисоби манбаъ; иқтидори як вазифаи 22 қуттӣ/110 хӯша; миёнаи 6,9 хӯша/дақиқа; ҳадди аксар 10 хӯша/дақиқа дар минтақаҳои зич; %92 сатҳи муваффақияти ҷамъоварӣ; 14 s даври ивазкунии қуттӣ.

Маҳдудияти асосии механикӣ: Дар қуттии бордори тақрибан 10 kg, вақте дарозшавии баръакси телескопӣ дар самти Y аз 0,4 m зиёд мешавад, хамшавии сохторӣ дақиқии ҷойгиркуниро коҳиш медиҳад. Аз ин рӯ функсияи холисозии автоматӣ дар прототипи ҳозира пурра нашудааст.

Маҳдудияти асосии алгоритмӣ: Қадамҳои ҳаракати пойгоҳи мобилӣ аз рӯи фазои кории геометрии собит ҳисоб карда мешаванд ва ба тақсимоти воқеии хӯшаҳо дар вақти воқеӣ мутобиқ намешаванд.

Ёддошти истинод ба муодила: Дар бахше, ки стратегияи қадами пойгоҳи мобилӣ ҳосил мешавад, баъзе истинодҳои байнирақамии муодилаҳо бо рақамгузории атрофи матн номувофиқ ба назар мерасанд. Ин истинодҳо берун аз манбаъ аз нав рақамгузорӣ ё хомӯшона ислоҳ нашудаанд.

Ёддошти сатҳи муваффақият: Манбаъ сатҳи муваффақияти ҷамъоварии %92-ро гузориш мекунад; аммо шумораи умумии озмоиш/кӯшишҳоро, ки ин таносуб аз рӯи онҳо ҳисоб шудааст, алоҳида намедиҳад. Аз ин рӯ махраҷ тахмин карда нашудааст.

Ёддошти metadata-и peer review: Бо вуҷуди он ки дар бахши Acknowledgements ба муҳаррирон ва reviewer-ҳои беном изҳори сипос шудааст, таҳқиқот аз ҷониби SSRN ҳамчун preprint номбар мешавад ва файли боршуда ошкоро ибораи “not peer reviewed”-ро дорад. Ин изҳори сипос ҳамчун далели нашри расмии peer-reviewed истифода нашудааст.

Садоқат ба манбаъ: Усули илмӣ, тарҳи механикӣ, муодилаҳо, шароити саҳро, меъмории робот, натиҷаҳои рақамӣ, тафсирҳои визуалӣ ва маҳдудиятҳои мақола ба таҳқиқоти 40-саҳифагии боршуда асос ёфтаанд. Аз манбаъҳои беруна натиҷаи илмии нав илова нашудааст; санҷиши беруна танҳо барои ҳувияти библиографии SSRN, DOI, сана, муаллифи масъул ва ҳолати литсензия/ҳуқуқи муаллиф истифода шудааст.

Заминаи Туркия: Таҳқиқот дар як токзори мушаххаси Shine Muscat ва низоми horizontal pergola дар Чин анҷом дода шудааст. Азбаски сохтори токзор, навъи ангур, низоми буридан/парвариш, фосилаи қаторҳо, нишебии замин, ташкили меҳнат ва шароити муҳити зисти Туркия санҷида нашудаанд, натиҷаҳои манбаъ далели мустақими ҳамон ҳосилнокӣ дар токзорҳои Туркия нестанд. Барои татбиқ дар Туркия фазои корӣ, ҷойгиркунии камера, андозаи қадам ва end-effector бояд мувофиқи геометрияи токзори маҳаллӣ ва навъи ангур аз нав тасдиқ карда шаванд.