Systems. Methods. Technologies 3 (39) 2018

Systems Methods Technologies. M.Yu. Vasenev. Perspective trends … 2018 № 3 (39) p. 125-129 126 Введение Лесной комплекс России оказывал и продолжает ока- зывать огромное влияние на экономическое развитие страны. Именно поэтомук нему никогда не угасал интерес исследователейи специалистов различных отраслей [1]. Это актуализирует и наше обращение к данной теме. Развитие лесного комплекса осуществляется по разным направлениям, что отражено вСтратегии разви- тиялесного комплексаРоссийской Федерациина период до 2020 года (2008). Здесь мы рассмотрим лишь одно из направлений, касающееся модернизации, автомати- зации существующих и ныне проектируемых лесозаго- товительных машин. Еще в 2008 г. Минпромторгом и Минсельхозом РФбыл выделенряд системных проблем российского лесного комплекса. При этом подчеркивалось, что од- ним из основных факторов, обусловивших появление данных проблем, является«использование устаревших технологий, машин и оборудования с высокой долей ручного труда и низкой производительностью». Пред- полагалось, что одной из главных задач НИОКР, обес- печивающей инновационное развитие лесозаготови- тельного производства и лесного машиностроения, будет «разработка нового поколения лесных машин конкурентоспособного уровня с улучшеннымифунк- циональными характеристиками,щадящими воздейст- виями на лесную среду, увеличенными показателями надежности»[2]. Д.В. Кондратюки, И.В. Воскобойников в своей ста- тье [3] отмечают, что парк лесозаготовительных машин на 2015 г.составлял более 40 тыс.ед ., в том числе: • в лесопромышленном комплексе (государствен- ные структуры)— 27 тыс. ед.; • около 12 тыс.ед .—в структурах малого и среднего бизнеса; • из них 2 500ед. приходится на импортную технику. Обращает на себя внимание тот печальный факт, что в настоящее время на лесозаготовительных пред- приятиях до сих пор эксплуатируется физически и мо- рально устаревшая лесная техника (практически безна- мека на автоматизацию) на базе трелевочных промыш- ленных тракторов ТДТ-55, ТЛТ-100А, ТТ-4/М. Если в упомянутой Стратегии 2008 г. делался ак- цент на разработкуколесных/гусеничных трелевочных машин, валочно-пакетирующих и валочно-трелевоч- ных машин, то сейчас можно констатировать, что пра- вительство РФ наконец-то заинтересовалось проекти- рованием техники для наиболее эффективной на дан- ный момент системы лесозаготовок (харве- стер+форвардер). Отмечается, что «…в части лесозаго- товительной техники внутреннее производство обеспе- чивает 7 % российского рынка, при этом технологиче- ски отечественные производители отстаютот зарубеж- ных. С учетом имеющихся компетенций, объема внут- реннего рынка и наличиядействующих производств техника лесозаготовки (харвестеры, форвардеры) явля- етсянаиболее перспективным сегментом импортозаме- щения» [4]. Причем форвардеры и харвестеры на данный мо- ментявляются наиболее «умными» среди других пред- ставителей лесозаготовительной техники. Именно по- этому вопросы их автоматизации и интеллектуализа- циипривлекаютвнимание большого количества иссле- дователей, среди которых как отечественные (И.Р. Шегельман, В.И. Скрыпник, Е.М. Царев, В.С. Петровский и др.), таки зарубежныеученые (A. Visala, P. Forsman, A. Shiriaev, P.Forsman и др.). Далее рассмотрим и проанализируем основные на- правления автоматизации лесозаготовительных машин (ЛЗМ), которые в последнее время являются наиболее актуальными. Управление головкой манипулятора,так назы- ваемый «boom-tipcontrol». Ярким примером является система «IntelligentBoomControl» (IBC) от JohnDeere.Традиционный способ управления подразу- мевает последовательное изменение состояний гидро- цилиндров стрелы, рукояти и удлинителя для достиже- ния необходимой позиции и скорости движения точки подвеса головки.В случае с IBC оператор управляет ей напрямую. Данная функция обладает рядом досто- инств, среди них, например: • сокращение периода освоения новой техники; • снижение усталости, снятие физического и психо- логического напряжения оператора во время рабочей смены; • более плавные движения головкиманипулятора, которые уменьшают ее механический износ и т.д.[5; 6]. Внедрение данной функции открывает перспективы для реализации автоматической погрузки и разгрузки лесозаготовительной машины, например, форвардера или лесовоза с крано-манипуляторной установкой (КМУ). Автоматизированное наведение лесозаготови- тельной машины на объект. Для реализации данной функции применяется ряд алгоритмов, но наиболее интересные из них базируются наSLAM (метод одно- временной локализации и построения карты). Основ- ной целью данных способов является определение и параметризация необходимых деревьев среди всей лес- ной массы (рис. 1). Рис.1. Участок 3D-карты леса, созданной посредством ком- бинации данных, полученных со спутника, БПЛА и лидара (Treemetrics) [7] Эта задача является довольно сложной, в первую очередь, из-за неравномерности освещения в разное время суток и года, а также погодных условий (туман, дождь), наличия зарослей кустарников вокруг деревьев и т.п. Причем распознавание должно работать изимой, когда деревья могут быть покрыты большим слоем снега. Как отмечают в своей статье J.Billingsley, A.Visala и M. Dunn, разработки в данной области нача-