Költséghatékony laboratóriumi talajvizsgáló eszközök fejlesztése
Developing cost-effective laboratory measurement devices for studying soil-tool interactions
Keywords:
Soil-tillage, Soil movements, Soil-tool interaction, Laboratory soil measurement, Additive manufacturing, /, talajművelés, talajmozgás, talaj-szerszám kölcsönhatás, laboratóriumi talajvizsgálat, additív gyártásAbstract
At the current stage of our studies a laboratory environment consisting of cost-effective tools for the study of soil and tillage tool interactions was developed. We designed a modular tool set mountable onto a robotic arm and a path tracker system which makes the study of movements within the soil caused by the movement of a tillage tool possible. Successful laboratory soil tests were carried out using the aforementioned tools.
Kivonat
Kutatásunk jelen szakaszában költséghatékony eszközökből álló laboratóriumi környezetet alakítottunk ki a talaj és talajművelő szerszámok kölcsönhatásának vizsgálatára. Robotkarra szerelhető, moduláris szerszámcsoportot terveztünk, továbbá megterveztünk egy nyomkövető rendszert, amellyel a talajban történő mozgások vizsgálhatók a szerszám haladásának hatására létrejövő talajmozgás közben. Eszközeinkkel sikeres laboratóriumi talajvizsgálatokat végeztünk.
References
K. Tamás, „The role of bond and damping in the discrete element model of soil-sweep interaction”, Biosyst. Eng., köt. 169, o. 57–70, máj. 2018, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2018.02.001.
K. Tamás és L. Bernon, „Role of particle shape and plant roots in the discrete element model of soil–sweep interaction”, Biosyst. Eng., köt. 211, o. 77–96, nov. 2021, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2021.09.001.
A. Vanderkop, N. Kottege, T. Peynot, és P. Corke, „A Novel Model of Interaction Dynamics between Legged Robots and Deformable Terrain”, in 2022 International Conference on Robotics and Automation (ICRA), máj. 2022, o. 6635–6641. doi: 10.1109/ICRA46639.2022.9812351.
G. P. Scott és C. M. Saaj, „The development of a soil trafficability model for legged vehicles on granular soils”, J. Terramechanics, köt. 49, sz. 3, o. 133–146, jún. 2012, doi: 10.1016/j.jterra.2011.12.002.
B. Yeomans, C. M. Saaj, és M. van Winnendael, „MODELLING LEG / TERRAIN INTERACTION FOR A LEGGED PLANETARY MICRO-ROVER”.
B. Yeomans és C. M. Saaj, „Towards terrain interaction prediction for bioinspired planetary exploration rovers”, Bioinspir. Biomim., köt. 9, sz. 1, o. 016009, jan. 2014, doi: 10.1088/1748-3182/9/1/016009.
S. Rahman, Y. Chen, és D. Lobb, „Soil Movement resulting from Sweep Type Liquid Manure Injection Tools”, Biosyst. Eng., köt. 91, sz. 3, o. 379–392, júl. 2005, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2005.04.002.
F. F. Foldager, J. M. Pedersen, E. Haubro Skov, A. Evgrafova, és O. Green, „LiDAR-Based 3D Scans of Soil Surfaces and Furrows in Two Soil Types”, Sensors, köt. 19, sz. 3, Art. sz. 3, jan. 2019, doi: 10.3390/s19030661.
L. Znova és mtsai., „A new hoe share design for weed control: measurements of soil movement and draught forces during operation”, Acta Agric. Scand. Sect. B — Soil Plant Sci., köt. 68, sz. 2, o. 139–148, febr. 2018, doi: 10.1080/09064710.2017.1367837.
J. Massah, H. Etezadi, B. Azadegan, és S. R. Hassan-Beygi, „Modelling of Soil Displacement Resulting from Sweep during Tillage Operation Using Image Processing”, J. Agric. Sci. Technol., köt. 22, sz. 2, o. 415–424, márc. 2020.
M. Ucgul és C. Saunders, „Simulation of tillage forces and furrow profile during soil-mouldboard plough interaction using discrete element modelling”, Biosyst. Eng., köt. 190, o. 58–70, febr. 2020, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2019.11.022.
S. Gürsoy, Y. Chen, és B. Li, „Measurement and modelling of soil displacement from sweeps with different cutting widths”, Biosyst. Eng., köt. 161, o. 1–13, szept. 2017, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2017.06.005.
V. Milkevych, L. J. Munkholm, Y. Chen, és T. Nyord, „Modelling approach for soil displacement in tillage using discrete element method”, Soil Tillage Res., köt. 183, o. 60–71, nov. 2018, doi: 10.1016/j.still.2018.05.017.
A. Solhjou, J. M. Fielke, és J. M. A. Desbiolles, „Soil translocation by narrow openers with various rake angles”, Biosyst. Eng., köt. 112, sz. 1, o. 65–73, máj. 2012, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2012.02.006.
J. Liu, Y. Chen, D. Lobb, és R. Kushwaha, „Soil-straw-tillage tool interaction: Field and soil bin study”, Can. Biosyst. Eng. Genie Biosyst. Au Can., köt. 49, o. 2.1-2.6, jan. 2007.
Z. Zeng, X. Ma, Y. Chen, és L. Qi, „Modelling residue incorporation of selected chisel ploughing tools using the discrete element method (DEM)”, Soil Tillage Res., köt. 197, o. 104505, márc. 2020, doi: 10.1016/j.still.2019.104505.
J. A. Montgomery, D. K. McCool, A. J. Busacca, és B. E. Frazier, „Quantifying tillage translocation and deposition rates due to moldboard plowing in the Palouse region of the Pacific Northwest, USA1Paper presented at International Symposium on Tillage Translocation and Tillage Erosion held in conjunction with the 52nd Annual Conference of the Soil and Water Conservation Society, Toronto, Canada, 24–25 July 19971”, Soil Tillage Res., köt. 51, sz. 3, o. 175–187, aug. 1999, doi: 10.1016/S0167-1987(99)00036-7.
K. Spokas, F. Forcella, D. Archer, és D. Reicosky, „SeedChaser: Vertical soil tillage distribution model”, Comput. Electron. Agric., köt. 57, sz. 1, o. 62–73, máj. 2007, doi: 10.1016/j.compag.2007.01.014.
A. Caviezel és mtsai., „Reconstruction of four-dimensional rockfall trajectories using remote sensing and rock-based accelerometers and gyroscopes”, Earth Surf. Dyn., köt. 7, o. 199–210, febr. 2019, doi: 10.5194/esurf-7-199-2019.
G. Spreitzer, J. Gibson, M. Tang, J. Tunnicliffe, és H. Friedrich, „SmartWood: Laboratory experiments for assessing the effectiveness of smart sensors for monitoring large wood movement behaviour”, CATENA, köt. 182, o. 104145, nov. 2019, doi: 10.1016/j.catena.2019.104145.
E. Akeila, Z. Salcic, és A. Swain, „Smart Pebble for Monitoring Riverbed Sediment Transport”, IEEE Sens. J., köt. 10, sz. 11, o. 1705–1717, nov. 2010, doi: 10.1109/JSEN.2010.2046726.
O. Gronz és mtsai., „Smartstones: A small 9-axis sensor implanted in stones to track their movements”, CATENA, köt. 142, o. 245–251, júl. 2016, doi: 10.1016/j.catena.2016.03.030.
G. Maniatis, T. Hoey, R. Hodge, D. Rickenmann, és A. Badoux, „Inertial drag and lift forces for coarse grains on rough alluvial beds measured using in-grain accelerometers”, Earth Surf. Dyn., köt. 8, sz. 4, o. 1067–1099, dec. 2020, doi: 10.5194/esurf-8-1067-2020.
K. L. G. Pretzlav, J. P. L. Johnson, és D. N. Bradley, „Smartrock Transport in a Mountain Stream: Bedload Hysteresis and Changing Thresholds of Motion”, Water Resour. Res., köt. 56, sz. 11, o. e2020WR028150, 2020, doi: 10.1029/2020WR028150.
J. B. Dost, O. Gronz, M. C. Casper, és A. Krein, „The potential of Smartstone probes in landslide experiments: how to read motion data”, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., köt. 20, sz. 12, o. 3501–3519, dec. 2020, doi: 10.5194/nhess-20-3501-2020.
A. Lavrinec és mtsai., „Observations of dense phase pneumatic conveying using an inertial measurement unit”, Powder Technol., köt. 343, o. 436–444, febr. 2019, doi: 10.1016/j.powtec.2018.11.039.
