Отметили, что острая необходимость улучшения продовольственного снабжения населения страны, расширения спектра возделывания полевых культур обусловили задачу перехода от разработки отдельных машин к созданию Систем машин, то есть комплексов взаимно согласующихся  технологий и технических средств. (Цель исследования) Установить принципы формирования Системы машин и технологий, отражающие состояние и развитие механизированных и автоматизированных процессов сельскохозяйственного производства в определенные периоды развития народного хозяйства страны. (Материалы и методы) Выявили, что для достижения этой цели необходимо было принципиально изменить подход к созданию новой техники: перейти от разрозненной разработки отдельных, не связанных между собой машин к созданию комплексов технических средств, гармонизированных по техническим и технологическим параметрам, для выполнения полных циклов работ по возделыванию широкого спектра сельхозкультур, то есть перейти к разработке Систем машин. (Результаты и обсуждение) Определили, что в ходе реализации Систем машин в нашей стране созданы эффективные комплексы технических средств: скоростные пахотные и пропашные тракторы различных классов, самоходные зерноуборочные и кормоуборочные комбайны, другие важнейшие группы сельхозтехники. (Выводы) Доказали, что непрерывно развивающийся научно-технический потенциал обеспечил решение крупных народно-хозяйственных задач, в числе которых – создание Систем машин. Установили, что по мере эволюции Систем машин приоритет отдавали повышению надежности, безопасности, энерго- и ресурсосбережению, энергонасыщенности, расширению функциональности, мультипликативности, улучшению условий труда операторов, качества работы, унификации компонентов, дальнейшему увеличению производительности.

Отметили, что сельхозтехника выходит из строя преимущественно из-за износа конструкционных деталей. Подчеркнули актуальность поиска новых материалов для изготовления отдельных узлов машин, которые по своим характеристикам не будут уступать прототипам. Акцентировали внимание на деталях, работающих в подвижных соединениях, в частности на бронзовых подшипниках скольжения типа «втулка», которые подвержены большим износам и часто нуждаются в замене. Предположили, что изготовление таких деталей из полимеров поможет решить проблему преждевременного выхода из строя узлов машины. (Цель исследования) Сравнить триботехнические свойства опор скольжения культиватора, изготовленных из бронзы и полиамида. (Материалы и методы) Изготовили два образца: один из подшипника скольжения (бронза марки БрО10Ф1) культиватора SunGarden GT10, второй – из прутка полиамида марки ПА-6. Использовали специальное оборудование: рентгенофлуоресцентный спектрометр Thermo Scientific Niton XL3t 900 GOLDD+, трибометр TRB-S-DE Tribometer CSM Instruments. (Результаты и обсуждение) Провели сравнительные триботехнические испытания по схеме «шар – диск». Установили преимущество образца из полиамида перед эталоном из бронзы: по коэффициенту трения – в 4 раза, по интенсивности изнашивания – в 12 раз. (Выводы) Определили, что применение подшипников скольжения из полимеров поможет продлить срок службы сельскохозяйственных культиваторов в 2 раза и повысить эффективность использования в 1,5 раза.

Показали, что искусственный интеллект все шире применяют в сельском хозяйстве, в том числе при диагностировании состояния сельскохозяйственной техники.  Отметили, что параллельно с программами разрабатываются новые вычислительные устройства, позволяющие хранить и обрабатывать большие объемы данных. (Цель исследования) Создать программный комплекс на базе нейронной сети для дистанционного контроля предельного состояния отдельных узлов и агрегатов с помощью диагностических устройств. (Материалы и методы) Проанализировали зарубежные исследования схожей тематики. Выявили, что для сбора данных для искусственного интеллекта имеются устройства на базе популярных микроконтроллеров STM32 и Arduino, используется программно-аппаратная платформа Nvidia CUDA (Compute Unified Device Architecture). Для разработки применили язык программирования С/С++, в качестве хранилища – базу MS SQL Server.  Подчеркнули, что общее программное обеспечение может работать на всех основных операционных системах, таких как Windows, Mac OS, Linux. Отметили важную роль нейросети, которая объединяет все программные блоки и выдает свой анализ. (Результаты и обсуждение) Информация с диагностических устройств аккумулируется в базе данных. Созданная на основе этой базы нейросеть постоянно обучается и одновременно анализирует поступающие данные в режиме  реального времени, автоматически выдавая свои рекомендации. Установили, что нейросеть, созданная сотрудниками Федерального научного агроинженерного центра ВИМ, имеет больше возможностей, например, способна работать напрямую с устройствами и проводить более детальный технический анализ. (Выводы) Создали нейронную сеть для анализа состояния техники, что повышает оперативность принятия решений в отношение ремонта, прогнозируемость. Предложили критерии эксплуатации техники. 

Отметили, что для рационального использования пестицидов в промышленном садоводстве необходимо снизить их расход путем локальной обработки каждого объекта, равномерного распределения рабочей жидкости с заданной нормой по всей кроне деревьев и кустарников. В ходе анализа технического оснащения современного промышленного садоводства в России выявили недостаточный уровень механизации в аспекте управления параметрами как технологического процесса, так и технических средств. (Цель исследования) Разработать алгоритм расчета параметров штангового садового опрыскивателя при обработке плодовых насаждений пестицидами, обеспечивающих их качественное внесение, снижение потерь и уменьшение рисков загрязнения окружающей среды. (Материалы и методы) Использовали аналитические методы оптимизации прикладной математики, теории выбора параметров мобильных сельскохозяйственных машин, критерии оценки качества распределения рабочей жидкости при обработке плодовых насаждений, данные о форме кроны обрабатываемых деревьев и кустарников. (Результаты и обсуждение) Установили, что количество рабочей жидкости, поступающей на единицу длины периметра, и качество распределения зависят от формы эпюры факела распыла, величины перекрытия эпюр распределения, расстояния штанги от оси симметрии дерева или кустарника, удаленности форсунок от штанги, формы эпюры распределения. Получили аналитические зависимости для расчета нормы (дозы) внесения пестицидов и качества их распределения по обрабатываемой поверхности. (Выводы) Разработали алгоритм аналитического расчета параметров штангового садового опрыскивателя, позволяющий оценить влияние на дозу внесения пестицидов и на качество распределения рабочей жидкости пестицидов, характеризуемое коэффициентом вариации. При этом учитывали параметры: эпюру распределения рабочей жидкости пестицидов, количество форсунок на вертикальной штанге опрыскивателя, высоту их расположения на штанге, расстояние от штанги до поверхности кроны, удаленность штанги от ствола обрабатываемого дерева, периметр кроны. Провели верификацию алгоритма при конкретных значениях параметров: расстоянии от вертикальной штанги до оси ствола дерева (кустарника) и форсунок до вертикальной штанги 1,0 и 0,5 метра, высоте расположения форсунок на вертикальной штанге 0,3, 0,8 и 1,3 метра, расходе рабочей жидкости 2,5 литра в минуту, коэффициенте, характеризующем эпюру распределения, 5,61. Рассчитали дозу внесения рабочего раствора пестицида – 174,6 литра на гектар при коэффициенте вариации 4,94 процента, что соответствует агротехническим требованиям на обработку пестицидами плодовых деревьев и кустарников.

Показали, что применение некачественных распылителей для внесения пестицидов может привести к снижению урожайности и негативным экологическим последствиям. Отметили, что использование изношенных форсунок ухудшает эффективность обработки растений, так как отклонение от нормы расхода средств защиты растений достигает 30-60 процентов. Отметили, что наиболее часто в России применяют распылители иностранного производства, поскольку отечественных аналогов, обеспечивающих схожие выходные параметры, не существует. (Цель исследования) Исследовать выходные параметры разработанного щелевого сельскохозяйственного распылителя и сравнить их с показателями передовых импортных аналогов. (Материалы и методы) Опытный образец разработанного распылителя изготовили из бронзы с применением механической обработки. Исследовали его на специальном стенде в сравнении с эталонным полимерным распылителем. Измерили расход рабочей жидкости и угол распыла, а также размеры сопла, для чего применили оптическую микроскопию. (Результаты и обсуждение) Установили, что в среднем расход рабочий жидкости у опытного образца распылителя, изготовленного из бронзы, в 1,7 раза больше, чем у эталонного полимерного распылителя, а угол распыла меньше на 37,16 градуса. Исследование сопел распылителей с помощью оптического микроскопа позволило выявить различия в форме и размерах. (Выводы) Определили, что разработанная конструкция распылителя нуждается в доработке: форма сопла должна быть скорректирована до эллипсовидной, размеры сопла следует уменьшить.

Отметили, что большинство возделываемых полей в России имеют контуры неправильной формы, в связи с чем на пограничных участках  минеральные удобрения вносятся нерационально. Показали, что для устранения данной проблемы производители разбрасывателей твердых минеральных удобрений предлагают несколько технологических решений: в большинстве случаев зону внесения ограничивают, изменяя траекторию полета гранул. (Цель исследования) Разработать диск с изменяемой площадью распределения для разбрасывателей минеральных удобрений, оборудованных системами дифференцированного внесения. (Материалы и методы) Оценили зону внесения гранул минеральных удобрений в зависимости от угла излома лопаток диска распределителя. Спроектировали 3D-модели дисков с изменяемым углом излома лопатки от 0 до 25 градусов, которые в последующем загружали в программу RealFlow для последующей симуляции процессов распределения твердых минеральных удобрений. (Результаты и обсуждение) Получили координаты гранул минеральных удобрений, сошедших с диска и приземлившихся на поверхность. Построили графики распределения минеральных удобрений по поверхности поля. Установили, что изменение угла излома лопатки распределяющего диска в диапазоне до 20 градусов позволяет варьировать ширину и дальность полета гранул минеральных удобрений в пределах 10 и 8 метров соответственно. Разработали конструкцию диска распределителя минеральных удобрений с регулируемой дозой внесения. (Выводы) Предложили конструкцию диска для плавного изменения угла излома лопатки до 25 градусов, что позволит использовать данную систему совместно с автоматизированными системами дозирования, повысить точность распределения твердых минеральных удобрений и мелиорантов на пограничных, краевых и клиновидных участках полей.

Обосновали актуальность внедрения искусственного интеллекта в сельское хозяйство для оптимизации орошения. (Цель исследования) Дать отчет о прогрессе, достигнутом в применении искусственного интеллекта для оптимизации орошения сельхозкультур. (Материалы и методы) Обзор сфокусировали на наиболее характерных фактах и важной научной информации о внедрении искусственного интеллекта в растениеводство. Использовали различные базы данных (Google Scholar, PubMed, Science Direct, SciFinder, Web of Science, РИНЦ) и онлайн-источники (Research Gate, Springer Nature Open Access, Wiley Online Library). Исследовали интеграцию моделей машинного обучения, которые могут обеспечить оптимальное управление решениями по ирригации. Рассмотрели тенденции исследований и применимость методов машинного обучения, а также развертывание разработанных моделей машинного обучения для использования фермерами в целях устойчивого управления орошением. (Результаты и обсуждение) Показали, как мобильные и веб-платформы могут обеспечить управление интеллектуальными процессами орошения. Машинное обучение – одна из центральных тем искусственного интеллекта, помогающая исследователям работать более творчески и эффективно. Отметили проблемы внедрения искусственного интеллекта в растениеводство и будущее направление исследований в области внедрения машинного обучения и решений для цифрового земледелия. (Выводы) Доказали актуальность интеллектуальной системы в ирригации и управлении водными ресурсами для устойчивого сельского хозяйства. Выявили, что, несмотря на обширную доступную литературу, моделирование машинного обучения для управления поливом сельхозкультур все еще находится в стадии становления, а лидируют в этой области Китай, США и Австралия.

Отметили недостатки существующих на рынке весовых платформ для взвешивания молочного скота при бонитировке. Предложили определять упитанность животных путем сканирования крестца оптическими системами, что позволяет отслеживать их физиологическое состояние и в случае нарушений оперативно изменять рацион. (Цель исследования) Разработать модульную систему цифровизации бонитировочных работ при условии автономности и независимости модулей. (Материалы и методы) Приняли во внимание необходимость интегрирования в общую систему фермы с использованием единого интернет-пространства. Предусмотрели 4 модуля. Составили алгоритм бонитировки и сопоставили его со схемой расположения модулей, чтобы оценить масштабы работы по цифровизации бонитировочных работ. В модуле взвешивания установили 4 тензометрических датчика. (Результаты и обсуждение) Доказали, что модуль осуществляет высокоточное (точность С3) взвешивание животных независимо от их движения и расположения в боксе, результаты выводятся на дисплей единого блока управления. Камеру модуля технического зрения расположили на высоте 2200 миллиметров, что исключает ее повреждение животными и обеспечивает беспрепятственный обзор для трехмерной ToF-камеры. Транспортировочные габариты прототипа системы составляют: длина – 2500 миллиметров, ширина – 1564, высота – 2118 миллиметров. Общая масса изготовленной системы, включая исходную платформу, составляет ориентировочно 620-640 килограммов. (Выводы) Разработали и создали модульную систему цифровизации бонитировочных работ. Выявили, что погрешность модуля взвешивания при испытании с вариантами эталонной массы 655 и 1200 килограммов была менее 1 процента.

Показали, что для получения продовольственного зерна высокого качества важна обработка почвы паровых полей в летний период. Отметили необходимость проектного расчета рабочих органов, так как существующие почвообрабатывающие машины и орудия не в полной мере обеспечивают выполнение этого технологического процесса. (Цель исследования) Разработать методику инженерного расчета параметров рабочего органа для сплошной обработки почвы паровых полей в летний период. (Материалы и методы) Провели анализ конструкций рабочих органов. Выявили, что часть используемых рабочих органов выносит значительное количество влажных слоев почвы на поверхность, а другая часть не обеспечивает стабильной глубины обработки (4-6 сантиметров) или не полностью уничтожает сорную растительность. Предложили методику инженерного расчета, где учитывали следующие параметры рабочего органа: углы постановки нижней части к линии движения и к горизонту, верхней части – к горизонту, радиус сопряжений верхней и нижней частей, общую длину режущей кромки. (Результаты и обсуждение) Создали конструкцию рабочего органа, отвечающую агротехническим требованиям. Получили параметры конструкции рабочего органа: пределы угла постановки нижней части к линии движения 38-42 градуса, к горизонту – 15-18 градусов, верхней части в продольно-вертикальной и в поперечно-вертикальной плоскостях – 38-42 градуса, радиус сопряжения верхней и нижней частей – в пределах 0,2-0,3 миллиметра, длина режущей кромки 282 миллиметра. (Выводы) Разработали методику инженерного расчета параметров проектируемых рабочих органов для сплошной обработки почвы паровых полей в зависимости от физико-механических свойств почвы и требуемых показателей технологического процесса.

Отметили, что для предотвращения водной и ветровой эрозии почв, улучшения их водно-воздушного режима на горных лугах и пастбищах применяют щелевание почвы. Показали, что оно уменьшает смыв верхнего слоя, улучшает влагообеспеченность растений, влияет на видовой состав травостоя и повышает урожайность кормовых угодий. Описали преимущества малогабаритного агрегата для щадящего щелевания, с формированием водопоглощающих щелей на склонах. (Цель исследования) Создать малогабаритный маневренный щелеватель горных лугов и пастбищ, определить его агротехнические параметры, дать графоаналитическое обоснование рабочего процесса щелевания на участках с уклоном до 12 градусов. (Материалы и методы) Техническую экспертизу лабораторного образца машины провели на высоте 1540 метров над уровнем моря. Рабочую ширину захвата щелевателя определяли по двум проходам в 25 точках, расположенных с интервалом не менее 1 метра по ходу движения агрегата. (Результаты и обсуждение) Щелеватель горной зоны смонтировали на базе мини-трактора Feng Shou 180, что уменьшило нагрузку на почву. Разработали оптимальную схему расстановки рабочих органов щелереза при движении по склону. Обосновали схему движения агрегата по склону. Установили технологические параметры: расстояние между щелями – 1000 миллиметров, глубина нарезки щелей – 200220, ширина щели – 10-30 миллиметров. (Выводы) Определили, что после внедрения в почву смещение реакции рабочего органа, расположенного со стороны вершины склона от оси трактора, стабилизирует положение агрегата при движении поперек склона, предотвращая сползание вниз. Выявили, что ножи щелерезов не разрушают дерновый слой, нарезая без подрыва кромок щели, удаленные друг от друга на 1000 миллиметров, шириной не более 35 миллиметров. Весовую нагрузку агрегата на агроценоз при движении уменьшили, применив мини-трактор Feng Shou 180.

Подтвердили актуальность информации о технических возможностях новых тракторов, поступающих на российский рынок. (Цель исследования) Сравнить эксплуатационные свойства китайских сельскохозяйственных тракторов Zoomlion и YTO, подготовить рекомендации для отечественных сельхозтоваропроизводителей. (Материалы и методы) Проанализировали материалы исследований по определению и сравнительному анализу эксплуатационных свойств тракторов семейства «Беларус» и зарубежных аналогов, в том числе китайского производства. Применили следующие методы: расчетный, сравнения, прогнозирования, экономико-математического моделирования, экспертных оценок и другие. Использовали математические зависимости по определению тяговых свойств тракторов, производительности машинно-тракторных агрегатов, удельного расхода топлива. (Результаты и обсуждение). Изучили эксплуатационные свойства тракторов Zoomlion и YTO, разбив их по группам примерно равной мощности. Сравнили показатели производительности машинно-тракторного агрегата при выполнении технологической операции «культивация»,  удельного расхода топлива. Определили влияние балластных грузов. Выявили, что в группе Zoomlion RN904 и YTO-X904 у первого производительность выше на 2,4 процента, а удельный расход топлива ниже на 5,1 процента; в группе Zoomlion RN1104 и YTO-X1104 производительность выше у первого на 4,9 процента, но и удельный расход топлива больше на 3,9 процента; в группе Zoomlion RS1304 и YTO-X1304 первый имеет преимущества по обоим показателям – на 8,4 и 10,4 процента соответственно; в группе Zoomlion RS1604 и YTO-ELG1604 это различие еще более выражено – 21,3 и 15,4 процента соответственно. (Выводы) Доказали, что у тракторов с мощностью двигателя 66,2-95,6 киловатта производительность тракторов Zoomlion выше, чем YTO, на 5,6 процента, а удельный расход топлива меньше на 4,2 процента. Определили, что в варианте с мощностью двигателя 117,7 киловатта эти показатели лучше у YTO.