RU194349U1

RU194349U1 - FELLING ROBOT

Info

Publication number: RU194349U1
Application number: RU2019120732U
Authority: RU
Inventors: Никита Валентинович Андрианов; Роман Борисович Белов; Вячеслав Сергеевич Бойцов; Илья Анатольевич Забалуев; Сергей Александрович Голубин; Владимир Степанович Никитин; Алексей Александрович Носков; Алексей Анатольевич Пастухов; Дмитрий Леонидович Шипунов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Тензосенсор"
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2019-12-06

Abstract

Полезная модель относится к противопожарной технике, применяемой при локализации лесных пожаров. Полезная модель также относится к конструкции роботов, предназначенных для ликвидации чрезвычайных ситуаций, и может быть использована в лесной промышленности при проделке санитарных просек и уходе за лесом.Валочный робот отличается тем, что на роботизированную платформу сверху установлен съемный огнезащитный кожух, а в передней части робота установлено валочное устройство для спиливания деревьев и их направленной валки в требуемом направлении, в верхней части огнезащитного кожуха установлены три складывающиеся основные антенны, а в задней части огнезащитного кожуха расположены три резервные огнестойкие антенны, при этом в передней части робота внутри огнезащитного кожуха расположены резервное место оператора и дублирующие органы ручного управления.Создание противопожарных просек путем валки сухостойных деревьев осуществляется при помощи навесного валочного устройства с использованием технологий дистанционного управления, исключающих нахождение людей в непосредственной близости от фронта пламени. Техническим результатом от использования валочного робота является повышение безопасности и производительности труда лесных пожарных, роботизация и ускорение процесса создания противопожарных просек для локализации лесного пожара.The utility model relates to fire fighting equipment used to localize forest fires. The utility model also relates to the design of robots designed to deal with emergency situations, and can be used in the forest industry for making sanitary clearings and forest care. a felling device for cutting trees and their directed felling in the desired direction is installed, three folding main antennas are installed in the upper part of the fireproof casing, and Three redundant fire-resistant antennas are located at the back of the fireproof casing, while in the front of the robot inside the fireproof casing there is an operator's backup seat and duplicate manual controls. people in the immediate vicinity of the flame front. The technical result from the use of a felling robot is to increase the safety and labor productivity of forest firefighters, robotics and accelerate the process of creating fire lanes for the localization of forest fires.

Description

Полезная модель относится к противопожарной технике, применяемой при тушении и локализации лесных пожаров. Полезная модель также относится к конструкции роботов, предназначенных для ликвидации чрезвычайных ситуаций, и может быть использовано в лесной промышленности.The utility model relates to fire fighting equipment used to extinguish and localize forest fires. The utility model also relates to the design of robots designed for emergency response, and can be used in the forest industry.

Борьба с лесными пожарами является одной из важнейших задач лесного хозяйства России. Более 90% лесных пожаров являются низовыми. Верховые и торфяные пожары также начинаются с низовых, в связи с этим разработка новых технологий тушения и локализации низовых пожаров различной интенсивности повышает эффективность системы охраны лесов и поэтому весьма актуальна.Fighting forest fires is one of the most important tasks of forestry in Russia. Over 90% of forest fires are grassroots. Top and peat fires also start from the bottom, in connection with this, the development of new technologies to extinguish and localize bottom fires of different intensities increases the effectiveness of the forest protection system and is therefore very relevant.

Борьба с лесными пожарами требует неимоверных затрат средств и ресурсов. Чтобы снизить риск их возникновения и распространения, разрабатываются комплексы профилактических мероприятий, направленные как на недопущение возгораний, так и на борьбу с огнем и его нераспространение на обширные территории.Fighting forest fires requires an incredible cost of funds and resources. To reduce the risk of their occurrence and spread, complexes of preventive measures are being developed that are aimed both at preventing fires and fighting fire and not spreading it to vast territories.

К специфике пожарной профилактики в лесах, в первую очередь, относятся мероприятия по созданию в них системы противопожарных барьеров (естественные и искусственные преграды) в виде заслонов и разрывов, ограничивающих распространение пожаров в лесу. Противопожарные разрывы представляют собой просеки, по которым прокладывают грунтовые дороги или дороги с улучшенным покрытием, по обеим сторонам которых устраивают минерализованные полосы,The specifics of fire prevention in forests primarily include measures to create a system of fire barriers (natural and artificial barriers) in the form of barriers and gaps that limit the spread of fires in the forest. Fire breaks are glades along which dirt roads or roads with improved pavement are laid, mineralized stripes are arranged on both sides of them,

При тушении лесного пожара созданная противопожарная просека препятствует распространению пожара на другие участки лесного массива, а также позволяет создавать другие противопожарные барьеры в виде заградительных или опорных минерализованных полос.When extinguishing a forest fire, the created firebreak prevents the spread of fire to other parts of the forest, and also allows you to create other fire barriers in the form of protective or supporting mineralized strips.

Как правило, в современных условиях при вырубке просек использование техники является комплексным: на одном объекте одновременно могут работать десятки единиц различной техники. Это и трактора, и достаточно масштабные вал очные комплексы (харвестеры и форвардеры), и так называемые мульчеры, всевозможное навесное оборудование, измельчители пней и т.д.As a rule, in modern conditions, when cutting logs, the use of equipment is complex: dozens of units of various equipment can simultaneously work on one object. These are tractors, and fairly large-scale shaft full-time complexes (harvesters and forwarders), and the so-called mulchers, all kinds of attachments, stump grinders, etc.

Мульчеры, или лесные измельчители, достаточно эффективное средство для создании просек. С их помощью можно сваливать и измельчать деревья, удалять пни и кустарники, расчищать заросшие просеки. При использовании мульчеров уменьшился процент несчастных случаев при вырубке леса.Mulchers, or wood shredders, are quite effective in creating clearings. With their help, you can dump and chop trees, remove stumps and shrubs, and clear overgrown clearings. When using mulchers, the percentage of accidents during deforestation decreased.

Валочно-пакетирующие машины занимаются валкой леса и сборкой деревьев, валочно-трелевочное оборудование спиливает лес и осуществляет направленную валку деревьев, с его помощью также выполняется погрузка спиленной древесины и укладывание ее в штабеля. Также существует валочно-сучкорезно-раскряжевочное оборудование, или харвестеры, которые не только выполняют валку леса, но и обрезают сучья и ветки.Feller bunchers are engaged in felling and assembling trees, felling and skidding equipment cuts the forest and carries out directed felling of trees, it also helps to load sawn wood and stack it in stacks. There is also feller-delimbing-and-cutting equipment, or harvesters, which not only perform felling, but also cut branches and branches.

На сегодняшний день существует сравнительно большое разнообразие технологий и технических средств для создания искусственных противопожарных барьеров в лесах, однако, задача быстрого создания эффективных заградительных полос технически обеспечена недостаточно. В связи с этим остается потребность в разработке новых, более эффективных, способов и средств создания противопожарных барьеров для локализации низовых пожаров.Today, there is a relatively wide variety of technologies and technical means for creating artificial fire barriers in forests, however, the task of quickly creating effective barriers is not technically ensured. In this regard, there remains a need to develop new, more effective, methods and means of creating fire barriers for localization of ground fires.

По патенту РФ №135227 известна машина для заготовки древесины, включающая самоходное шасси и установленные на нем манипулятор, на конце которого смонтирована харвестерная головка и контейнер, навешенное впереди самоходного шасси измельчающее устройство, состоящее из корпуса, измельчителя и механизма подачи лесосечных отходов, а также щеповода, связывающего измельчающее устройство с контейнером, отличающаяся тем, что машина снабжена накопителем лесосечных отходов, шарнирно прикрепленным к корпусу измельчающего устройства и выполненным в виде поворотного стола с возможностью подачи накопленных лесосечных отходов к измельчающему устройству, при этом измельчающее устройство дополнительно снабжено механизмом подачи лесосечных отходов, выполненным в виде барабана с измельчающими элементами, каждый из которых имеет грань для подачи лесосечных отходов и режущую кромку для фрезерования пней, причем механизм подачи лесосечных отходов расположен в нижней части корпуса измельчающего устройства между измельчителем и поворотным столом.According to the patent of the Russian Federation No. 135227, a machine for harvesting wood is known, including a self-propelled chassis and a manipulator mounted on it, at the end of which a harvester head and a container mounted, a chopping device mounted in front of the self-propelled chassis, consisting of a body, a chopper and a logging feeder, as well as a chip drive connecting the grinding device with the container, characterized in that the machine is equipped with a storage of logging waste pivotally attached to the housing of the grinding device and made in the form of a rotary table with the possibility of feeding accumulated logging waste to the chopping device, while the chopping device is additionally equipped with a logging waste supply mechanism made in the form of a drum with chopping elements, each of which has a face for supplying logging waste and a cutting edge for milling stumps, a logging waste feed mechanism is located in the lower part of the grinding device housing between the grinder and the rotary table.

По патенту РФ №135228 известна лесозаготовительная машина с автоматизированной системой направленной валки деревьев, отличающаяся тем, что на ней установлена система датчиков, позволяющая с использованием бортового компьютера определить геометрические параметры дерева и его координаты относительно продольной геометрической оси задней секции лесозаготовительной машины в зависимости от которых непосредственно перед захватом дерева в автоматическом режиме осуществляется поворот захватно-срезающего устройства на такой угол, чтобы валка дерева осуществилась в направлении противоположном движению лесозаготовительной машины, а его вершина оказалась бы на волоке.According to the patent of the Russian Federation No. 135228, a forestry machine with an automated system of directional tree felling is known, characterized in that it has a sensor system that allows using the on-board computer to determine the geometric parameters of the tree and its coordinates relative to the longitudinal geometric axis of the rear section of the forestry machine, depending on which directly Before capturing a tree in automatic mode, the gripping-cutting device is rotated by such an angle that the shaft the tree was carried out in the opposite direction to the movement of the harvesting machine, and its top would be on the draw.

По патенту РФ №2142222 известно захватно-срезающее устройство лесозаготовительных машин, которое может быть использовано в лесной промышленности. Конструкция устройства позволяет захватывать и срезать деревья, стоящие с наклоном от вертикали в любую сторону, что повышает эффективность его использования.According to the patent of the Russian Federation No. 2142222, a gripping-cutting device of forest machines is known, which can be used in the forest industry. The design of the device allows you to capture and cut trees standing with a slope from the vertical to any side, which increases the efficiency of its use.

По патенту РФ №2468954 известна машина манипуляторная, которая может быть использована в лесной промышленности и лесном хозяйстве на валке, пакетировании, погрузке, а также в экскаваторах. Машина манипуляторная включает самоходное шасси, на котором посредством опорно-поворотного устройства смонтирована полноповоротная платформа. На полноповоротной платформе установлены кабина оператора, манипулятор, а также посредством упорного подшипника качения - вспомогательная платформа. На свободном конце манипулятора установлен рабочий орган. Вспомогательная платформа снабжена демпферами ее поворота, одними концами соединенными с полноповоротной платформой, а другими концами - с вспомогательной платформой. Во время работы машины возникают динамические нагрузки, которые гасятся демпферами.According to the patent of the Russian Federation No. 2468954 a manipulator machine is known, which can be used in the forest industry and forestry on felling, baling, loading, and also in excavators. The manipulator machine includes a self-propelled chassis, on which a full-swing platform is mounted by means of a slewing ring. An operator’s cabin, a manipulator, and also an auxiliary platform are installed on the full-swing platform. A working body is installed on the free end of the manipulator. The auxiliary platform is equipped with dampers of its rotation, one ends connected to a full-swing platform, and the other ends to the auxiliary platform. During machine operation, dynamic loads occur that are damped by dampers.

По патенту РФ №2180477 известно захватно-срезающее устройство, которое может быть использовано в лесозаготовительных машинах лесной промышленности и лесного хозяйства. Привод поворота устройства в продольной плоскости относительно манипулятора и привод поворота второй стойки относительно первой выполнены в виде двух гидроцилиндров. Корпуса гидроцилиндров шарнирно закреплены на манипуляторе, а штоки шарнирно посредством сдвоенных проушин - на второй стойке. Продольные оси гидроцилиндров расположены по обе стороны от радиальной плоскости манипулятора. Гидроцилиндры имеют радиальное управление, а шарниры соединения корпусов и штоков гидроцилиндров имеют две степени свободы. Такое конструктивное выполнение захватно-срезающего устройства упрощает его конструкцию, снижает массу, не снижая область его применения.According to the patent of the Russian Federation No. 2180477, a gripping-cutting device is known that can be used in forestry machines of the forest industry and forestry. The drive rotation of the device in the longitudinal plane relative to the manipulator and the rotation drive of the second rack relative to the first are made in the form of two hydraulic cylinders. Cases of hydraulic cylinders are pivotally mounted on the manipulator, and the rods are pivotally by means of double eyes on the second rack. The longitudinal axis of the hydraulic cylinders are located on both sides of the radial plane of the manipulator. Hydraulic cylinders have radial control, and hinges connecting the bodies and rods of hydraulic cylinders have two degrees of freedom. Such a constructive implementation of the gripping-cutting device simplifies its design, reduces weight, without reducing the scope of its application.

Недостатком известных машин для создания противопожарных просек является необходимость присутствия человека в зоне проведения работ, что в условиях тушения лесного пожара связано с риском для его жизни.A disadvantage of the known machines for creating fire clears is the need for a person to be present in the work area, which in the conditions of extinguishing a forest fire is associated with a risk to his life.

Прототипом заявляемого решения является роботизированная платформа, оборудованная приспособлениями для валки леса, входящая в состав роботизированного комплекса для тушения лесных пожаров по патенту РФ 2677413.The prototype of the proposed solution is a robotic platform equipped with devices for felling, which is part of a robotic complex for extinguishing forest fires according to the patent of Russian Federation 2677413.

Следует признать, что, несмотря на большое разнообразие, эффективного средства локализации и тушения лесных пожаров еще не существует. Подтверждением этому могут служить показатели ежегодного ущерба от лесных пожаров, которые только для России за последние пять лет колеблются в пределах от 20 до 100 миллиардов рублей ежегодно. Аналогичная ситуация наблюдается во всех странах мира, имеющих леса. Например, в конце 2017 года возник лесной пожар в штате Калифорния, США. На борьбу с огнем было направлено около 5700 пожарных. Тем не менее, всего лишь за несколько часов в предместьях Лос-Анжелеса возникли и стали быстро распространяться шесть крупных очагов пожара на территории десятков тысяч гектаров. Почти 200 тысяч жителей были эвакуированы из опасных районов. Многим пришлось бежать оттуда ночью, спасаясь от быстро движущегося огня. Пожары принесли с собой страшные разрушения -сгорели тысячи домов, уничтожена большая часть плантаций авокадо. Ущерб по разным оценкам составил порядка 270-350 млн. долларов.It should be recognized that, despite its great diversity, an effective means of localizing and extinguishing forest fires does not yet exist. A confirmation of this can be indicators of annual damage from forest fires, which for Russia alone over the past five years range from 20 to 100 billion rubles annually. A similar situation is observed in all countries of the world that have forests. For example, at the end of 2017, a forest fire broke out in the state of California, USA. About 5700 firefighters were sent to fight fire. However, in just a few hours, six large fires sprang up and began to spread rapidly on the outskirts of Los Angeles on the territory of tens of thousands of hectares. Nearly 200 thousand inhabitants were evacuated from dangerous areas. Many had to flee from there at night, fleeing from a rapidly moving fire. The fires brought terrible destruction - thousands of houses were burned, most of the avocado plantations were destroyed. According to various estimates, the damage amounted to about 270-350 million dollars.

С целью повышения безопасности и производительности труда лесных пожарных, роботизации и ускорение процесса создания противопожарных просек для локализации пожара лесного пожара предложен Валочный робот.In order to increase the safety and productivity of forest firefighters, robotization and accelerate the process of creating fire lanes for localizing a forest fire fire, a Felling robot is proposed.

Валочный робот предназначен для создания противопожарных просек путем валки сухостойных деревьев для локализации лесных пожаров по командам оператора. Создание противопожарных просек осуществляется при помощи навесного валочного устройства с использованием технологий дистанционного управления, исключающих нахождение людей в непосредственной близости от фронта пламени.The felling robot is designed to create fire clearing by felling dead trees to localize forest fires at the operator’s command. Creating fire-fighting glades is carried out using a hinged felling device using remote control technologies that exclude people from being in close proximity to the flame front.

Основные отличия заявляемого роботизированного комплекса заключаются в следующем.The main differences of the claimed robotic complex are as follows.

1) На роботизированную платформу сверху установлен съемный огнезащитный кожух, который крепится к ней винтами с возможностью съема для технического обслуживания робота, в передней части робота установлено навесное валочное устройство для спиливания деревьев и их направленной валки в требуемом направлении, в верхней части огнезащитного кожуха установлены три складывающиеся основные антенны, а в задней части огнезащитного кожуха расположены три резервные огнестойкие антенны, при этом в передней части робота внутри огнезащитного кожуха расположены резервное место оператора и дублирующие органы ручного управления.1) A removable fireproof casing is installed on top of the robotic platform, which is fastened to it with screws with the possibility of removal for maintenance of the robot, in the front of the robot there is a mounted felling device for cutting trees and their directed rolls in the desired direction, three are installed in the upper part of the fireproof casing folding main antennas, and in the back of the fireproof casing there are three redundant fireproof antennas, while in the front of the robot inside the fireproof casing arranged back-seat operator and redundant manual controls.

2) Съемный огнезащитный кожух для защиты от действия огня и теплового излучения включает раму из профилированного металла, закрытую листовыми металлическими панелями, на внутренние поверхности которых нанесена огнестойкая пена толщиной 10-50 мм, на которую с внешней и/или внутренней стороны наклеен один или несколько слоев огнестойкой кремнеземной ткани толщиной 0,5-1,5 мм, причем боковые панели огнезащитного кожуха приварены к раме из профилированного металла, а верхние панели сделаны съемными с водозащитными уплотнениями и с креплениями на винтах или замках, при этом на боковых поверхностях огнезащитного кожуха имеются четыре воздухозаборных полых профиля, расположенные в местах установки двигателя робота, так, что входные части воздухозаборных профилей обращены ко внутренней части двигателя валочного робота, а выходная часть выведена наружу и обращена вниз.2) The removable fireproof casing for protection against the effects of fire and thermal radiation includes a shaped metal frame closed by sheet metal panels, on the inner surfaces of which a fire-resistant foam with a thickness of 10-50 mm is applied, on which one or several are glued from the external and / or internal side layers of fire-resistant silica fabric with a thickness of 0.5-1.5 mm, and the side panels of the fireproof casing are welded to the frame of profiled metal, and the upper panels are removable with waterproof seals and fastenings or locks a screw, wherein on the side surfaces of the flame retardant, there are four air intake housing hollow profile, disposed in the place of installation of the robot motor, so that the input portion of the air intake profiles facing to the inner part of the engine felling robot, and the output part and withdrawn outwardly facing downwards.

3) Система технического зрения включает одну поворотную курсовую видеокамеру с механизмами поворота по вертикали и горизонтали, расположенную в передней верхней части огнезащитного кожуха и четыре неподвижные видеокамеры кругового обзора, расположенные по середине каждой стороны огнезащитного кожуха, и при этом все видеокамеры соединены с блоком управления системой технического зрения с помощью соединительных кабелей и снабжены форсунками для омывающей жидкости, а блок управления системы технического зрения позволяет по команде оператора подключать к системе любую одну из пяти видеокамер.3) The technical vision system includes one rotary directional video camera with vertical and horizontal rotation mechanisms located in the front upper part of the fireproof casing and four fixed all-round video cameras located in the middle of each side of the fireproof casing, and all the cameras are connected to the system control unit technical vision using connecting cables and equipped with nozzles for washer fluid, and the control unit of the technical vision system allows Rathor connected to the system any one of the five cameras.

4) Валочный робот содержит складывающуюся антенну системы видеонаблюдения, складывающуюся антенну системы передачи телеметрии, складывающуюся антенну системы дистанционного управления, причем каждая складывающаяся антенна содержит механизм складывания антенны известной конструкции, соединенный с одной стороны с корпусом валочного робота, а с другой стороны с несущим профилем антенны из стеклопластика или иного радиопрозрачного материала, внутри которого размещена излучающая конструкция антенны соответствующего диапазона, при этом все антенны подключены к блоку модулей основных антенн радиосвязи.4) The felling robot comprises a folding antenna for a video surveillance system, a folding antenna for a telemetry transmission system, a folding antenna for a remote control system, each folding antenna comprising a folding mechanism for an antenna of known design connected to the felling robot housing on the one hand and to the antenna carrier profile on the other. made of fiberglass or other radio-transparent material, inside of which is placed the radiating structure of the antenna of the corresponding range, while m all antennas are connected to the module block of the main radio communication antennas.

5) Резервные огнестойкие антенны включают огнестойкую панель антенны системы видеонаблюдения, огнестойкую панель антенны системы передачи телеметрии, огнестойкую панель антенны системы дистанционного управления, причем, огнестойкие панели антенн представляют собой печатную плату с фазированной антенной решеткой соответствующего диапазона, расположенную между двумя панелями из огнестойкого пеноматериала толщиной 25-50 мм, оклеенной со всех сторон 2-5-ю слоями огнестойкой кремнеземной тканью толщиной 0,5-1,2 мм, при этом все антенны подключены к блоку модулей резервных антенн радиосвязи.5) Redundant fire-resistant antennas include a fire-resistant panel of the antenna of a video surveillance system, a fire-resistant panel of an antenna of a telemetry transmission system, a fire-resistant panel of an antenna of a remote control system, moreover, fire-resistant panels of an antenna are a printed circuit board with a phased array antenna of the corresponding range, located between two panels of thick fire-resistant foam material 25-50 mm, glued on all sides with 2-5 layers of fire-resistant silica fabric with a thickness of 0.5-1.2 mm, while all antennas are connected enes unit to reserve radio antenna modules.

6) Дистанционно управляемое навесное валочное устройство, установленное в передней части робота, включает лебедку для подъема и опускания валочного устройства, раму из профильного проката в нижней части которой слева и справа установлены два серповидных захвата для сцепления валочного устройства с комлевой частью спиливаемого дерева, соединенные с винтовым приводом и мотор-редуктором, электрическую пилу с механизмом подачи пилы, размещенным на раме над захватами зажима ствола дерева и содержащим направляющие для перемещения пилы, натяжное устройство с роликом, шаговый двигатель и редуктор, причем ремень подачи пилы одет на шкив редуктора и ролик натяжного устройства, а в верхней части рамы над электрической пилой расположен валочный толкатель ствола, снабженный винтовым домкратом с приводом, при этом все электродвигатели валочного устройства одновременно подключены к блоку дистанционного управления валочным устройством и пульту ручного управления валочным устройством, расположенного внутри съемного огнезащитного кожуха.6) A remotely controlled hinged felling device installed in the front of the robot includes a winch for raising and lowering the felling device, a frame of rolled steel in the lower part of which two sickle grips are installed on the left and right for coupling the felling device to the butt part of the tree being cut, connected to a screw drive and a gear motor, an electric saw with a saw feed mechanism placed on the frame above the grips of the tree trunk clamp and containing guides for moving the saw, a device with a roller, a stepper motor and a gearbox, and the saw feed belt is dressed on a gear pulley and a tensioner pulley, and in the upper part of the frame above the electric saw there is a felling shaft pusher equipped with a screw jack with a drive, while all the felling device motors are simultaneously connected to the felling unit remote control unit and the felling unit manual control unit located inside the removable fireproof casing.

7) Резервное место оператора и дублирующие органы ручного управления включают сиденье оператора, руль с поворотной рукояткой газа, педали тормоза, ручки переключения передач, ключа зажигания, пульт ручного управления навесным валочным устройством, при этом сиденье оператора размещено так, что при снятой верхней панели огнезащитного кожуха, уровень глаз оператора оказывается выше верхнего уровня огнезащитного кожуха и обеспечивает возможность управления движением и работой валочного робота.7) The operator’s reserve seat and duplicate manual controls include the operator’s seat, steering wheel with gas throttle, brake pedals, gear knob, ignition key, manual remote control of the mounted felling device, while the operator’s seat is positioned so that when the fireproof top panel is removed casing, the eye level of the operator is above the upper level of the fireproof casing and provides the ability to control the movement and operation of the felling robot.

8) Валочный робот содержит автономный электрический генератор с двигателем внутреннего сгорания, установленный на роботизированной платформе между двигателем и резервным местом оператора и систему дистанционного управления, которая в свою очередь содержит блок управления роботизированной платформой, соединенный с блоком управления валочным устройством и системой технического зрения, обеспечивающей оператору круговой обзор обстановки в зоне работы робота, причем управление работой валочного устройства осуществляется дистанционно, а все приводы валочного устройства управляются или с помощью пульта ручного управления навесным валочным устройством или системой дистанционного управления, содержащей микропроцессорный блок и электронные блоки управления мотор-редуктором захватов, электродвигателем электрической пилы, шаговым двигателем привода электрической пилы, электродвигателем привода валочного толкателя ствола.8) The felling robot contains an autonomous electric generator with an internal combustion engine mounted on a robotic platform between the engine and the operator’s backup location and a remote control system, which in turn contains a robot platform control unit connected to the felling unit control unit and a vision system providing the operator a circular overview of the situation in the area of the robot, and the feller device is controlled remotely , and all drives of the feller device are controlled either using the hand-held remote control of the mounted feller device or a remote control system containing a microprocessor unit and electronic control units for the gripper gear motor, an electric saw electric motor, an electric saw drive stepper motor, and a shaft pusher drive electric motor.

Указанные отличия являются новыми, в указанном сочетании не встречаются в известных патентах, а это сочетание не вытекает явно из уровня техники.These differences are new, in the specified combination are not found in well-known patents, and this combination does not follow clearly from the prior art.

Техническим результатом от использования заявляемого роботизированного комплекса является снижение опасности и трудоемкости процесса создания противопожарных просек путем валки сухостойных деревьев за счет его роботизации.The technical result from the use of the inventive robotic complex is to reduce the danger and the complexity of the process of creating fire logs by felling dead trees due to its robotization.

Описание предлагаемого Валочного робота поясняется фигурами 1-11, на которых показано устройство.The description of the proposed felling robot is illustrated by figures 1-11, which shows the device.

На фигурах 1-11 цифрами обозначены:In figures 1-11, the numbers denote:

1 - роботизированная платформа1 - robotic platform

2 - огнезащитный кожух2 - fireproof casing

3 - навесное валочное устройство3 - mounted feller device

4 - антенна системы видеонаблюдения, антенна системы передачи телеметрии, антенна системы дистанционного управления4 - antenna of a video surveillance system, antenna of a telemetry transmission system, antenna of a remote control system

5 - рама5 - frame

6 - листовые металлические панели6 - sheet metal panels

7 - верхние панели7 - top panels

8 - воздухозаборный полый профиль8 - air intake hollow profile

9 - курсовая видеокамера9 - course video camera

10 - видеокамеры кругового обзора10 - all-round camcorders

11 - антенна системы видеонаблюдения11 - video surveillance antenna

12 - антенна системы передачи телеметрии12 - antenna telemetry transmission system

13 - антенна системы дистанционного управления13 - remote control antenna

14 - механизм складывания антенны14 - antenna folding mechanism

15 - несущий профиль антенны15 - carrier profile of the antenna

16 - излучающая конструкция антенны16 - radiating antenna design

17 - панель антенны системы видеонаблюдения17 - the panel of the antenna of the video surveillance system

18 - панель антенны системы передачи телеметрии18 - panel antenna telemetry transmission system

19 - панель антенны системы дистанционного управления19 - panel antenna remote control system

20 - печатная плата с фазированной антенной решеткой20 - printed circuit board with phased array

21 - панели из огнестойкого пеноматериала21 - panels of fire-resistant foam

22 - огнестойкая кремнеземная ткань22 - fire resistant silica fabric

23 - лебедка23 - winch

24 - рама24 - frame

25 - захваты25 - captures

26 - винтовой привод26 - screw drive

27 - мотор-редуктор27 - gear motor

28 - электрическая пила28 - electric saw

29 - натяжное устройство с роликом29 - tensioner with roller

30 - направляющая30 - guide

31 - шаговый двигатель31 - stepper motor

32 - редуктор32 - gear

33 - ремень33 - belt

34 - винтовой домкрат34 - screw jack

35 - привод35 - drive

36 - резервное место оператора36 - reserve seat of the operator

37 - автономный электрический генератор37 - self-contained electric generator

38 - блок управления валочным устройством38 - felling unit control unit

На фиг. 1 показан внешний вид валочного робота.In FIG. 1 shows the appearance of a felling robot.

На фиг. 2 показан съемный огнезащитный кожух.In FIG. 2 shows a removable fireproof casing.

На фиг. 3 а) показаны антенны системы видеонаблюдения, системы передачи телеметрии, системы дистанционного управления и поворотная курсовая видеокамера.In FIG. 3 a) the antennas of a video surveillance system, a telemetry transmission system, a remote control system and a rotary directional video camera are shown.

На фиг. 3 b) показаны видеокамеры кругового обзора.In FIG. 3 b) video cameras of the all-round view are shown.

На фиг. 4 показаны механизм складывания и устройство антенн.In FIG. 4 shows the folding mechanism and the arrangement of antennas.

На фиг. 5 показаны резервные огнестойкие антенны.In FIG. 5 shows backup fireproof antennas.

На фиг. 6 показано устройство огнестойкой панели антенны системы видеонаблюдения, огнестойкой панели антенны системы передачи телеметрии, огнестойкой панели антенны системы дистанционного управления.In FIG. 6 shows the device of the fireproof panel of the antenna of a video surveillance system, the fireproof panel of the antenna of a telemetry transmission system, the fireproof panel of the antenna of a remote control system.

На фиг. 7 а) показан робот с навесным валочным устройством в транспортном положении.In FIG. 7 a) shows a robot with a hinged felling device in the transport position.

На фиг. 7 и) показан робот с навесным валочным устройством в рабочем положении.In FIG. 7 and) shows a robot with a hinged felling device in the working position.

На фиг. 8-9 показан состав навесного валочного устройства.In FIG. 8-9 show the composition of the mounted felling device.

На фиг. 10 показаны резервное место оператора и дублирующие органы ручного управления.In FIG. 10 shows the backup operator seat and duplicate manual controls.

На фиг. 11 показаны автономный электрический генератор с двигателем внутреннего сгорания и блок управления валочным устройством.In FIG. 11 shows an autonomous electric generator with an internal combustion engine and a feller control unit.

Устройство робота.The device of the robot.

Валочный робот (фиг. 1) содержит дистанционно управляемую гусеничную роботизированную платформу 1, на которую установлен съемный огнезащитный кожух 2. В передней части робота установлено навесное валочное устройство 3, в верхней части огнезащитного кожуха 2 установлены три складывающиеся основные антенны 4, а в задней части огнезащитного кожуха расположены три резервные огнестойкие антенны. В передней части робота внутри огнезащитного кожуха расположены резервное место оператора и дублирующие органы ручного управления.The felling robot (Fig. 1) contains a remotely controlled tracked robotic platform 1, on which a removable fireproof casing 2 is mounted. A hinged felling device 3 is installed in the front of the robot, three folding main antennas 4 are installed in the upper part of the fireproof casing 2, and in the rear part fire protection casing are three backup fire-resistant antennas. In front of the robot inside the fireproof casing, there is a reserve seat for the operator and duplicate manual controls.

Съемный огнезащитный кожух 2 (фиг. 2) для защиты от действия огня и теплового излучения содержит раму 5 из профилированного металла, закрытую листовыми металлическими панелями 6, приваренными к раме из профилированного металла, а верхние панели 7 сделаны съемными с водозащитными уплотнениями и с креплениями на винтах или замках, при этом на боковых поверхностях огнезащитного кожуха имеются четыре воздухозаборных полых профиля 8, расположенные в местах установки двигателя робота.The removable fireproof casing 2 (Fig. 2) for protection against the effects of fire and thermal radiation contains a frame 5 of profiled metal, closed by sheet metal panels 6 welded to a frame of profiled metal, and the upper panels 7 are removable with waterproof seals and with mounts on screws or locks, while on the side surfaces of the fireproof casing there are four air intake hollow profiles 8 located in the places of installation of the robot engine.

Система технического зрения робота (фиг. 3) содержит одну поворотную курсовую видеокамеру 9 (фиг. 3,а) с механизмами поворота по вертикали и горизонтали, расположенную в передней верхней части огнезащитного кожуха, и четыре неподвижные видеокамеры кругового обзора 10 (фиг. 3,b), расположенные посередине каждой стороны огнезащитного кожуха 2. Все видеокамеры соединены с блоком управления системой технического зрения с помощью соединительных кабелей и снабжены форсунками для омывающей жидкости, а блок управления системы технического зрения позволяет по команде оператора подключать к системе любую одну из пяти видеокамер.The robot's vision system (Fig. 3) contains one rotary directional video camera 9 (Fig. 3a) with vertical and horizontal rotation mechanisms located in the front upper part of the fireproof casing, and four stationary all-round video cameras 10 (Fig. 3, b) located in the middle of each side of the fireproof casing 2. All cameras are connected to the control unit of the technical vision system using connecting cables and are equipped with nozzles for washing fluid, and the control unit of the technical vision system The will of the operator's command to connect to the system of any one of the five cameras.

Валочный робот содержит складывающуюся антенну системы видеонаблюдения 11 (фиг. 3,а), складывающуюся антенну системы передачи телеметрии 12, складывающуюся антенну системы дистанционного управления 13. Каждая складывающаяся антенна содержит механизм складывания антенны 14 известной конструкции (фиг. 4), соединенный с одной стороны с корпусом валочного робота, а с другой стороны с несущим профилем антенны 15 из стеклопластика или иного радиопрозрачного материала, внутри которого размещена излучающая конструкция антенны 16 соответствующего диапазона. Все антенны подключены к блоку модулей основных антенн радиосвязи.The feller robot contains a folding antenna for the video surveillance system 11 (Fig. 3a), a folding antenna for the telemetry transmission system 12, a folding antenna for the remote control system 13. Each folding antenna contains a folding mechanism for the antenna 14 of known design (Fig. 4), connected to one side with the body of the felling robot, and on the other hand with the supporting profile of the antenna 15 made of fiberglass or other radio-transparent material, inside which the radiating structure of the antenna 16 of the corresponding di azone. All antennas are connected to the module block of the main radio communication antennas.

Резервные огнестойкие антенны включают огнестойкую панель антенны системы видеонаблюдения 17 (фиг. 5), огнестойкую панель антенны системы передачи телеметрии 18, огнестойкую панель антенны системы дистанционного управления 19. Огнестойкие панели антенн представляют собой печатную плату с фазированной антенной решеткой 20 соответствующего диапазона (фиг. 6), расположенную между двумя панелями из огнестойкого пеноматериала 21, оклеенными со всех сторон огнестойкой кремнеземной тканью 22. Все антенны подключены к блоку модулей резервных антенн радиосвязи.Redundant fireproof antennas include a fireproof antenna panel of a video surveillance system 17 (Fig. 5), a fireproof antenna panel of a telemetry transmission system 18, a fireproof antenna panel of a remote control system 19. Fireproof antenna panels are a printed circuit board with a phased array 20 of the corresponding range (Fig. 6 ), located between two panels of fire-resistant foam 21, glued on all sides with fire-resistant silica fabric 22. All antennas are connected to the module block backup antennas radio.

Дистанционно управляемое навесное валочное устройство (фиг. 8-9) включает лебедку 23 для подъема (фиг. 7,а) и опускания (фиг. 7,b) валочного устройства, раму 24 из профильного проката в нижней части которой слева и справа установлены два серповидных захвата 25 для сцепления валочного устройства с комлевой частью спиливаемого дерева, соединенные с винтовым приводом 26 и мотор-редуктором 27, электрическую пилу 28 с механизмом подачи пилы, размещенным на раме над захватами 25 для зажима ствола дерева и содержащим направляющие 30 для перемещения пилы, натяжное устройство с роликом 29, шаговый двигатель 31 и редуктор 32, причем ремень 33 подачи пилы одет на шкив редуктора 32 и ролик натяжного устройства 29, в верхней части рамы над электрической пилой расположен валочный толкатель ствола, снабженный винтовым домкратом 34 с приводом 35.The remotely controlled hinged felling device (Fig. 8-9) includes a winch 23 for raising (Fig. 7, a) and lowering (Fig. 7, b) the felling device, a frame 24 made of profile rolled metal in the lower part of which there are two left and right sickle grippers 25 for coupling the feller device to the butt part of the tree being cut, connected to a screw drive 26 and a gear motor 27, an electric saw 28 with a saw feed mechanism mounted on a frame above the grippers 25 for clamping the tree trunk and containing guides 30 for moving the saw, natya Noe device with roller 29, the stepping motor 31 and the gear 32, the feed belt 33, the saw is dressed on the gear pulley 32 and tensioner pulley 29 in the upper part of the frame is located above the electric saw felling pusher barrel provided with a screw jack 34 with drive 35.

Резервное место оператора 36 (фиг. 10) и дублирующие органы ручного управления включают сиденье оператора, руль с поворотной рукояткой газа, педали тормоза, ручки переключения передач, ключа зажигания, органы управления навесным валочным устройством. Сиденье оператора размещено таким образом, что при снятой верхней панели огнезащитного кожуха, уровень глаз оператора оказывается выше верхнего уровня огнезащитного кожуха и обеспечивает возможность управления движением и работой валочного робота.The reserve seat of the operator 36 (Fig. 10) and duplicate manual controls include the operator's seat, steering wheel with a rotary throttle, brake pedals, gear knobs, ignition key, controls for the mounted felling device. The operator’s seat is placed in such a way that when the upper panel of the fireproof casing is removed, the eye level of the operator is higher than the upper level of the fireproof casing and provides the ability to control the movement and operation of the felling robot.

Автономный электрический генератор 37 (фиг. 11) с двигателем внутреннего сгорания установлен на роботизированной платформе между двигателем и резервным местом оператора. Блок управления валочным устройством 38 соединен с блоком управления роботизированной платформой.A stand-alone electric generator 37 (Fig. 11) with an internal combustion engine is mounted on a robotic platform between the engine and the operator’s reserve seat. The control unit of the felling device 38 is connected to the control unit of the robotic platform.

Работа Валочного робота происходит следующим образом.The work of the felling robot is as follows.

Валочный робот к месту выполнения работ транспортируется в прицепе, либо при помощи специального транспорта. После выгрузки робота из транспорта, используя механизм складывания антенны 14, переводят в поднятое рабочее положение складывающуюся антенну системы видеонаблюдения 11, складывающуюся антенну системы передачи телеметрии 12 и складывающуюся антенну системы дистанционного управления 13.The felling robot to the place of work is transported in a trailer, or using special transport. After unloading the robot from the vehicle, using the folding mechanism of the antenna 14, the folding antenna of the video surveillance system 11, the folding antenna of the telemetry transmission system 12 and the folding antenna of the remote control system 13 are brought into raised working position.

Далее, валочный робот по командам оператора своим ходом перемещается к месту выполнения работ по созданию противопожарных просек путем валки сухостойных деревьев для локализации пожара. Для ориентирования на местности оператор использует поворотную курсовую видеокамеру 9 и видеокамеры кругового обзора 10 системы технического зрения валочного робота.Further, the felling robot, according to the operator’s commands, moves under its own power to the place of work on creating fire logs by felling dry trees to localize the fire. For orientation on the ground, the operator uses a rotary directional video camera 9 and video cameras of the all-round view 10 of the vision system of the felling robot.

После прибытия робота на место выполнения работ, оператор при помощи лебедки 23 приводит навесное валочное устройство 3 в рабочее положение.After the arrival of the robot to the place of work, the operator using the winch 23 brings the mounted felling device 3 to the working position.

После выбора дерева в зоне создания противопожарной просеки, оператор, управляя движением валочного робота, устанавливает его так, чтобы комлевая часть спиливаемого дерева оказалась между захватами 25.After selecting a tree in the zone of creating a fire clearing, the operator, controlling the movement of the felling robot, sets it so that the butt part of the tree being cut is between the grips 25.

После этого включается двигатель мотор-редуктора 27, при этом захваты 25 при помощи винтового привода 26, соединенного с мотор-редуктором 27, зажимают комлевую частью спиливаемого дерева, а валочный толкатель упирается в ствол винтовым домкратом 34.After that, the motor of the gearmotor 27 is turned on, while the grippers 25 are clamped by the screw part of the sawn tree using a screw drive 26 connected to the gearmotor 27, and the felling pusher rests against the barrel with a screw jack 34.

После захвата валочным устроством комлевой части дерева запускается электрическая пила 28, а механизм подачи при помощи шагового двигателя 31, перемещая пилу по направляющим 30, начинает спиливание ствола. Синхронно с движением электрической пилы 28 вперед, винтовой домкрат 34 толкателя начинает давить на ствол дерева выше уровня пила.After capture by the felling device of the butt of the tree, the electric saw 28 is started, and the feed mechanism by means of the stepper motor 31, moving the saw along the guides 30, starts cutting the trunk. Synchronously with the movement of the electric saw 28 forward, the screw jack 34 of the pusher begins to put pressure on the tree trunk above the level of the saw.

После падения ствола дерева, оператор останавливает электрическую пилу 28, шаговый двигатель 31 механизма подачи пилы и привод 35 валочного толкателя ствола. Затем оператор возвращает электрическую пилу 28 и винтовой домкрат 34 толкателя ствола в первоначальное положение, после чего разводит захваты 25, освобождая комлевую часть спиленного дерева и направляет робот к следующему дереву.After the tree trunk falls, the operator stops the electric saw 28, the stepper motor 31 of the saw feed mechanism and the drive 35 of the felled pusher. Then the operator returns the electric saw 28 and the screw jack 34 of the shaft pusher to its original position, then spreads the grippers 25, freeing the butt of the sawn tree and directs the robot to the next tree.

Если робот управляется дистанционно, то за процессом выполнения работ оператор следит с помощью системы технического зрения и все операции выполняются через пульт дистанционного управления, при этом предусмотрен режим полностью автоматической валки и режим ручной дистанционной валки, а также возможность переключения режимов в процессе валки.If the robot is controlled remotely, the operator monitors the process of work using the technical vision system and all operations are performed through the remote control, while the fully automatic felling mode and the manual remote felling mode are provided, as well as the ability to switch modes during felling.

Если робот управляется с резервного места оператора вручную, то за процессом выполнения работ оператор следит визуально и все операции выполняются через пульт ручного управления.If the robot is controlled manually from the operator’s backup location, the operator monitors the process of performing work visually and all operations are performed through the manual control panel.

Питание электрооборудования валочного устройства (мотор-редуктора захватов, электродвигателя электрической пилы, шагового двигателя привода электрической пилы, электродвигателя привода валочного толкателя ствола) осуществляется от автономного электрического генератора 37, установленного на роботизированной платформе.The electrical equipment of the feller device (gripper gear motor, electric saw motor, electric saw drive stepper motor, feller pusher drive electric motor) is supplied from an autonomous electric generator 37 mounted on a robotic platform.

После создания противопожарной просеки, оператор дистанционно приводит навесное валочное устройство 3 в транспортное положение при помощи лебедки 23, после чего направляет робот к месту создания следующей противопожарной просеки или к месту погрузки на транспорт.After creating a firebreak, the operator remotely brings the mounted felling device 3 to the transport position using a winch 23, and then directs the robot to the place of creation of the next firebreak or to the place of loading onto the vehicle.

Защиту валочного робота от возможного действия огня и теплового излучения обеспечивает огнезащитный кожух 2. Резервные огнестойкие антенны 17, 18, 19 обеспечивают резервный канал управления. В нештатных ситуациях, при невозможности дистанционного управления движением и работой валочного робота, оператор, используя дублирующие органы ручного управления резервного места оператора 36, может продолжить работу в режиме ручного управления, либо эвакуировать робота своим ходом.Protection felling robot from the possible effects of fire and thermal radiation provides a fireproof casing 2. Backup fire-resistant antennas 17, 18, 19 provide a backup control channel. In emergency situations, if it is impossible to remotely control the movement and operation of the felling robot, the operator, using the duplicate manual controls of the operator’s backup position 36, can continue to work in manual control mode or evacuate the robot on its own.

Обладая рядом неоспоримых преимуществ перед известными устройствами предлагаемый «Валочный робот» найдет самое широкое применение в практике тушения лесных пожаров и в лесной промышленности при проделке санитарных просек и уходе за лесом.Having a number of undeniable advantages over the known devices, the proposed “Felling Robot” will find the widest application in the practice of extinguishing forest fires and in the forest industry when making sanitary clearings and caring for the forest.

Claims

1. Felling robot containing a remotely controlled tracked robotic platform with an internal combustion engine, gearbox, braking and taxiing, on which thermal insulation is installed, radio controls, remotely controlled tree felling, vision system and electronic control system, characterized in that a removable fireproof casing is installed on top of the robotic platform, which is attached to it with screws with the possibility of removal for maintenance revolutions, in the front of the robot mounted hinged felling device for cutting trees and their directed felling in the desired direction, three folding main antennas are installed in the upper part of the fireproof casing, and three redundant fireproof antennas are located in the back of the fireproof casing, while in the front of the robot inside the fireproof casing are the operator’s reserve seat and duplicate manual controls.

2. The felling robot according to claim 1, characterized in that the removable fireproof casing for protection against fire and heat radiation includes a shaped metal frame closed by sheet metal panels, on the inner surfaces of which a fire-resistant foam with a thickness of 10-50 mm is applied, on which one or several layers of fire-resistant silica fabric with a thickness of 0.5-1.5 mm are glued from the outer and / or inner side, and the side panels of the fireproof casing are welded to the frame from profiled metal, and the upper panels are made removable with one-way seals and with fasteners on screws or locks, while on the side surfaces of the fireproof casing there are four air intake hollow profiles located in the places of installation of the robot engine, so that the input parts of the air intake profiles are facing the inside of the felling robot engine, and the output part is brought out and facing down.

3. The felling robot according to claim 1, characterized in that the technical vision system includes one rotary directional video camera with vertical and horizontal rotation mechanisms located in the front upper part of the fireproof casing and four stationary all-round video cameras located in the middle of each side of the fireproof casing and at the same time, all video cameras are connected to the control unit of the technical vision system using connecting cables and are equipped with nozzles for washing fluid, and the control unit of the system Technical vision allows you to connect any one of the five cameras to the system at the command of the operator.

4. The felling robot according to claim 1, characterized in that it comprises a folding antenna for a video surveillance system, a folding antenna for a telemetry transmission system, a folding antenna for a remote control system, each folding antenna comprising a folding mechanism for an antenna of known design connected to the felling robot housing on one side and, on the other hand, with the supporting profile of the antenna made of fiberglass or other radiolucent material, inside which the radiating structure of the antenna is placed, respectively range, while all antennas are connected to the module block of the main radio communication antennas.

5. The felling robot according to claim 1, characterized in that the backup fireproof antennas include a fireproof panel of the antenna of the video surveillance system, a fireproof panel of the antenna of the telemetry transmission system, a fireproof panel of the antenna of the remote control system, and the fireproof panel of the antennas is a printed circuit board with a phased antenna array of the corresponding range, located between two panels of fire-resistant foam with a thickness of 25-50 mm, glued on all sides with 2-5 layers of fire-resistant silica fabric of thicknesses another 0.5-1.2 mm, while all the antennas are connected to the module block backup radio antennas.

6. The felling robot according to claim 1, characterized in that the remotely controlled hinged felling device installed in the front of the robot includes a winch for raising and lowering the felling device, a frame made of profile steel, in the lower part of which two sickle grips are installed on the left and right for coupling the felling device to the butt part of the tree being cut, connected to a screw drive and a geared motor, an electric saw with a saw feed mechanism mounted on the frame above the grips of the tree trunk clamp and containing We carry guides for moving the saw, a tensioner with a roller, a stepper motor and a gearbox, and the saw feed belt is dressed on a gear pulley and a tensioner pulley, and in the upper part of the frame there is a felling shaft pusher equipped with a screw jack with a drive.

7. The felling robot according to claim 1, characterized in that the operator’s reserve seat and duplicating manual controls include an operator’s seat, a steering wheel with a rotary throttle, brake pedals, gear knobs, an ignition key, a manual remote control for a mounted felling device, the operator’s seat is positioned so that when the upper panel of the fireproof casing is removed, the eye level of the operator is higher than the upper level of the fireproof casing and provides the ability to control the movement and operation of the felling robot.

8. The felling robot according to claim 1, characterized in that it comprises an autonomous electric generator with an internal combustion engine mounted on a robotic platform between the engine and the operator’s backup location, and a remote control system, which in turn contains a robot platform control unit connected to felling device control unit and a technical vision system providing the operator with a circular overview of the situation in the area of the robot’s operation, moreover, controlling the operation of the felling device is carried out remotely, and all drives of the felling device are controlled either using the hand-held remote control of the mounted felling device, or a remote control system containing a microprocessor unit and electronic control units for the gripper gear motor, electric saw electric motor, electric saw drive stepper motor, felling pusher drive electric motor the trunk.