BR112014029974B1

BR112014029974B1 - Sistema de plataforma de veículo autônomo e plataforma de veículo autônomo não tripulado

Info

Publication number: BR112014029974B1
Application number: BR112014029974-9A
Authority: BR
Inventors: Kent Cavender-Bares; Charles C. Bares
Original assignee: Rowbot Systems Llc
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2022-09-27
Also published as: BR112014029974A8; US10123473B2; CA2875138C; US20130325242A1; US20190075706A1; US20160157415A1; EP2855102A4; US9288938B2; EP2855102A1; WO2013181069A1; BR112014029974A2; EP2855102B1; CA2875138A1; US20220095527A1

Abstract

SISTEMA DE PLATAFORMA DE VEÍCULO AUTÔNOMO E MÉTODO PARA FERTILIZAÇÃO. Um sistema de plataforma de veículo autônomo e método configurado para executar várias tarefas de gerenciamento em temporada, incluindo aplicação seletiva de fertilizantes, mapeamento de zonas de crescimento e semeadura de cultura de cobertura dentro de um campo agrícola, enquanto autonavegando entre linhas de culturas plantadas e sob o dossel das culturas plantadas sobre o terreno irregular de um campo agrícola, permitindo uma aplicação ideal em temporada de fertilizante ocorrer uma vez que a cultura plantada está bem estabelecida e crescendo rapidamente, em um esforço para limitar a perda de fertilizante.

Description

INFORMAÇÕES RELACIONADAS AO PEDIDO

[001] Este pedido reivindica o benefício de Pedidos Provisórios US 61/654.444 depositado em 1 de junho de 2012, 61/723.887 depositado em 8 de novembro de 2012 e 61/739.268 depositado em 19 de dezembro de 2012, intitulados PLATAFORMA ROBÓTICA E MÉTODO PARA EXECUTAR MÚLTIPLAS FUNÇÕES EM SISTEMAS AGRÍCOLAS, que são aqui incorporados por referência.

CAMPO TÉCNICO

[002] A presente invenção refere-se genericamente a métodos e plataformas robóticos para uso na agricultura. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a uma plataforma de veículo autônomo configurada para executar diversas tarefas de gerenciamento em temporada entre as linhas plantadas de um campo agrícola, incluindo fertilização de nitrogênio, e os métodos para realizar as tarefas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003] A presente invenção fornece modalidades de um sistema de plataforma de veículo autônomo e método configurado para executar várias tarefas de gerenciamento em temporada, incluindo seletivamente aplicar fertilizantes para o solo de um campo agrícola, enquanto realiza uma autonavegação entre linhas de culturas plantadas e sob o dossel de culturas plantadas no terreno irregular de um campo agrícola. Por conseguinte, a presente invenção permite, por exemplo, a aplicação em temporada ideal de fertilizantes ocorrer uma vez que uma cultura plantada está bem estabelecida e crescendo rapidamente. A aplicação a tempo de fertilizantes limita a perda de fertilizantes, uma vez que as culturas plantadas estabelecidas, em relação às plantas pequenas, podem utilizar mais rapidamente água e fertilizante do solo. A presente invenção também pode ser empregada quando a altura da cultura plantada é baixa, a fim de automatizar algumas funções, tais como a fertilização (ou seja, quando se encontra fora do prazo em temporada).

[004] Um sistema de plataforma de veículo autônomo é composto por uma ou mais plataformas de veículo autônomo. Cada plataforma de veículo autônomo inclui uma base conectada a uma pluralidade de rodas de contato com o solo. Cada plataforma de veículo autônomo tem um comprimento, largura e altura, em que a largura é dimensionada de modo a poder ser inserida através do espaço entre linhas de culturas plantadas (isto é, a distância entre as linhas), em que a altura é dimensionada de modo a impedir a interferência com o dossel das culturas plantadas. Cada plataforma de veículo autônomo é programada com um programa de autodireção para navegar de forma autônoma, e para evitar outras plataformas de veículo autônomo, ao seletivamente realizar uma tarefa de gerenciamento em temporada, como aplicação de fertilizantes dentro de um campo agrícola.

[005] O sistema de plataforma de veículo autônomo também pode ter uma ou mais estações de reabastecimento. Quando uma ou mais estações de reabastecimento estão presentes, cada plataforma de veículo autônomo pode ser programada para comparar o estado de critérios de plataforma de veículo autônomo para um limite programado, e para navegar para a estação de reabastecimento para manutenção com base na referida comparação.

[006] Cada plataforma de veículo autônomo também pode incluir uma interface de usuário configurada para transmitir dados para um usuário da plataforma de veículo autônomo, e ser ainda configurada para receber dados de comando do usuário da plataforma de veículo autônomo para substituir seletivamente o programa de autodireção a partir de uma localização remota.

[007] Um método para fertilizar entre uma série de linhas plantadas dentro de um campo agrícola com uma ou mais plataformas de veículo autônomo inclui entregar uma ou mais plataformas de veículo autônomo para um campo agrícola, posicionar uma estação de reabastecimento na proximidade da área agrícola, orientar a uma ou mais plataformas de veículo autônomo para o campo agrícola e reabastecer a estação, e ativar o programa de autodireção de cada plataforma de veículo autônomo. Além de cada plataforma de veículo autônomo sendo programada com um programa de autodireção para navegar de forma autônoma a plataforma de veículo autônomo e para evitar outras plataformas de veículo autônomo ao realizar tarefas de gestão de culturas, como aplicar seletivamente fertilizante.

[008] O sumário da invenção acima não pretende descrever cada modalidade ou todas as implementações ilustradas da presente invenção. As figuras e a descrição detalhada que seguem exemplificam mais particularmente estas modalidades.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] A invenção pode ser mais completamente entendida tendo em consideração a seguinte descrição detalhada de várias modalidades da invenção, em ligação com os desenhos anexos, nos quais:

[0010] A Figura 1A é uma vista posterior de um plataforma de veículo autônomo de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0011] A Figura 1B é uma vista lateral de uma plataforma de veículo autônomo de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0012] A Figura 2 é uma representação esquemática da plataforma de veículo autônomo de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0013] A Figura 3 é uma vista de topo de um campo agrícola em que plataformas de veículo autônomo são autonomamente navegadas entre as linhas de culturas plantadas com retorno periódico para uma estação de reabastecimento para manutenção ou reposição de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0014] A Figura 4A representa uma vista de topo de um campo agrícola em que plataformas de veículo autônomo penetraram tambores para fazer penetrações no solo, de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0015] A Figura 4B representa uma vista em perspectiva de um tambor penetrante de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0016] A Figura 5A é uma vista de topo de uma plataforma de veículo autônomo com braços apalpadores mecânicos que viajam entre duas linhas de culturas plantadas, de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0017] A Figura 5B é semelhante à Figura 5A, mas com uma plataforma de veículo autônomo estando mais perto de uma linha de culturas plantadas do que a outra linha de culturas plantadas, de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0018] A Figura 6 é uma vista de topo de uma plataforma de veículo autônomo com braços apalpadores mecânicos que viajam entre duas linhas de culturas plantadas, em que os braços apalpadores mecânicos podem detectar plantas de cultura individuais dentro de uma linha de culturas plantadas, de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0019] A Figura 7 é uma vista lateral de uma plataforma de veículo autônomo com um tanque de fertilização e módulo de fertilização para aplicação seletiva de fertilizante dentro de um campo agrícola, de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0020] A Figura 8A representa uma vista posterior de um plataforma de veículo autônomo com um tanque posicionado acima das rodas de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0021] A Figura 8B representa uma vista lateral de uma plataforma de veículo autônomo com um tanque posicionado acima das rodas de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0022] A Figura 9A é uma vista posterior de um plataforma de veículo autônomo com um tanque incorporado nas rodas de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0023] A Figura 9B é uma vista lateral de uma plataforma de veículo autônomo com um tanque incorporado nas rodas de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0024] A Figura 10 é uma vista de topo de uma plataforma de veículo autônomo aplicando fertilizantes entre duas linhas de culturas plantadas, de acordo com um exemplo de modalidade da invenção, com a plataforma de veículo autônomo representada em uma primeira e segunda direções;

[0025] A Figura 11 é uma vista de topo de uma plataforma de veículo autônomo aplicando fertilizantes à base de culturas plantadas, de acordo com um exemplo de modalidade da invenção, com a plataforma de veículo autônomo representada em uma primeira e segunda direções;

[0026] A Figura 12A representa uma vista posterior de uma roda de plataforma de veículo autônomo com módulo de fertilização incorporado à roda de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0027] A Figura 12B representa uma vista lateral de uma roda de plataforma de veículo autônomo com um módulo de fertilização incorporado na roda, com a roda ilustrada em vários estágios de rotação de acordo com um exemplo de modalidade da invenção.

[0028] A Figura 13 é uma vista lateral de uma plataforma de veículo autônomo com um braço robótico tendo um sensor e sondas de umidade de solo para mapeamento de zonas de crescimento de planta dentro de um campo agrícola de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0029] A Figura 14 é uma vista lateral de uma plataforma de veículo autônomo com um reservatório de sementes e um módulo de semeadura para a plantação de culturas de cobertura em um campo agrícola, de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0030] A Figura 15 é uma vista lateral da plataforma de reabastecimento de veículo autônomo em uma estação de reabastecimento, de acordo com um exemplo de modalidade da invenção;

[0031] Embora a invenção seja passível de várias modificações e formas alternativas, especificidades da mesma foram mostradas a título de exemplo nos desenhos e serão descritas em detalhe. Deve ser entendido, no entanto, que não é a intenção limitar a invenção às modalidades particulares descritas. Pelo contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas, que se enquadrem no espírito e âmbito da invenção como definido pelas reivindicações anexas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0032] Referindo-nos às Figuras 1-3, uma plataforma de veículo autônomo 100 opera em um campo agrícola 102, essencialmente, em situações onde o equipamento operado por humano não pode ser facilmente operado. A plataforma de veículo autônomo 100 é, como um trator típico de fazenda, capaz de aceitar uma série de instrumentos configurados para executar várias tarefas de gerenciamento em temporada. No entanto, ao contrário de um trator típico de fazenda, a plataforma de veículo autônomo 100 é capaz de navegação autônoma entre as linhas de culturas plantadas 104 e para culturas mais altas, abaixo do dossel formado pelas folhas das culturas plantadas 104 (ou seja, sob o dossel das culturas plantadas 104).

[0033] Pelo menos três instrumentos principais da plataforma de veículo autônomo 100 configurados para executar várias tarefas de gerenciamento em temporada incluem: um sistema para a aplicação de fertilizantes (como representado na Figura 7), um sistema para mapeamento de zonas de crescimento de plantas dentro de um campo agrícola 102, incluindo o nível de nutrientes de plantas (como representado na Figura 13), e um sistema para semear uma cultura de cobertura (como representado na Figura 14). Há também uma variedade de aplicações de tarefas de gerenciamento para a plataforma de veículo autônomo 100. Por exemplo, um usuário pode empregar a plataforma de veículo autônomo 100 mesmo quando altura de culturas plantadas 104 é baixa, a fim de automatizar algumas funções, como a fertilização (ou seja, quando fora do prazo em temporada).

[0034] A plataforma de veículo autônomo 100 tem uma base de veículo 106 com um comprimento L, largura W e altura H. A largura W da base de veículo 106 é dimensionada de tal modo como para poder ser inserido através do espaço entre duas linhas de culturas plantadas 108. Em uma modalidade, a largura W da base de veículo 106 pode ser dimensionada para ser menos do que cerca de 76,2 centímetros (30 polegadas) de largura e pode ser usada em conjunto com linhas de culturas plantadas 108 de 91,44 centímetros (36 polegadas) de largura (isto é, as culturas 104 plantadas em centros de 91,44 centímetros ou 36 polegadas). Em uma outra modalidade, a largura W da base de veículo 106 pode ser dimensionada para ser menos do que cerca de 50,8 centímetros (20 polegadas) de largura e pode ser usada em conjunto com linhas de culturas plantadas 108 de 76,2 centímetros (30 polegadas) de largura. A altura H da base de veículo 106 é dimensionada de modo a impedir a interferência com o dossel das culturas plantadas 104. Assim, a plataforma de veículo autônomo 100 é capaz de se deslocar entre as linhas de culturas plantadas altas 108, tais como o milho ou girassóis, sem ser limitada pela altura das culturas plantadas 104.

[0035] A plataforma de veículo autônomo 100 tem uma pluralidade de rodas de contato com o solo 110, faixas, ou alguma combinação destes para mover através do campo agrícola 102. Dada a combinação de superfícies relativamente irregulares e condições de solo macias o tamanho da roda e contato com o solo deve ser maximizado. As versões de rodas podem ter três ou mais rodas 110. Uma versão com faixas poderia ter várias faixas, possivelmente em combinação com uma ou mais rodas 110 para auxiliar no direcionamento. Como representado nas Figuras 4A e 4B, uma modalidade pode incluir tambores penetrantes 112 para servir como um mecanismo para fazer penetrações no solo 114. Os tambores penetrantes 112 podem também servir eficazmente como as rodas de plataforma de veículo autônomo 110.

[0036] A plataforma de veículo autônomo 100 pode operar de forma eficaz através de uma série de condições de superfície criadas por diferentes métodos de cultivo (por exemplo, plantio direto, baixo plantio, plantio de tira, e plantio convencional), e em diferentes tipos de solo 114 com diferentes culturas plantadas 104 o ano anterior (ou seja, mais de uma série de condições de resíduos de planta). Além disso, a plataforma de veículo autônomo 100 pode operar em solos 114 que seriam muito molhados para o equipamento convencional.

[0037] A plataforma de veículo autônomo 100 tem pelo menos um motopropulsor fixamente acoplado à base de veículo 106 e acoplado a pelo menos uma da pluralidade de rodas 110. Em uma modalidade uma bateria pode ser a fonte de energia principal para o motopropulsor 116. Em outra modalidade, um pequeno motor de combustão interna, a diesel ou gasolina, pode ser a fonte de energia principal para o motopropulsor 116. Em ainda uma outra modalidade, um motor convencional pode ser emparelhado com uma bateria para criar um sistema de energia híbrido; nesta configuração, as baterias podem alimentar um motopropulsor elétrico 116 e o motor pode carregar as baterias. Em uma modalidade, a fonte de energia principal para o motopropulsor 116 pode operar continuamente durante mais de 20 horas por dia.

[0038] A plataforma de veículo autônomo 100 tem um módulo de navegação 118 configurado para receber informação de orientação de campo e detectar obstáculos usando uma variedade de elementos, incluindo os dados existentes sobre um campo agrícola em particular 102, bem como os dados de navegação adquiridos em tempo real, tais como os dados adquiridos através câmeras a bordo, comunicação de rádio com uma estação base, e as unidades de GPS (sistema de posicionamento global). Um mastro 120 pode estar em comunicação com o módulo de navegação 118 para permitir uma gama alargada e recepção melhorada sob o dossel das culturas plantadas 104.

[0039] Como mostrado na Figura 5A, a plataforma de veículo autônomo 100 pode ter "apalpadores" mecânicos 122A e 122B para aferir sua localização em relação às linhas de culturas plantadas 108. À medida que a plataforma de veículo autônomo 100 move mais perto de uma dada linha de culturas plantadas 108, o apalpador 122A neste lado da plataforma de veículo autônomo 100 dobra para dentro e o apalpador 122B no outro lado da plataforma de veículo autônomo 100 estende para fora - isto pode ser visto por contraste nas Figuras 5A e 5B, e especificamente a mudança no ângulo "a" para um ângulo mais agudo "c" e ângulo "b" para ângulo menos agudo "d".

[0040] Este sistema de apalpador mecânico requer um algoritmo em tempo real para determinar a variação de ângulos de apalpador, para ajustar direcionamento de plataforma de veículo autônomo 100 para manter um conjunto preferido de ângulos de apalpador. Este sistema de apalpador mecânico funciona particularmente bem em campos agrícolas 102 que foram plantados utilizando a RTK-GPS de alta precisão, porque linhas das culturas plantadas 104 são tipicamente muito retas e haveria relativamente menos flutuação dos ângulos de apalpador.

[0041] Este sistema de apalpador mecânico também permite a plataforma de veículo autônomo 100 a saber com um elevado grau de precisão a localização de culturas plantadas individuais 104 dentro de uma linha de culturas plantadas 108. Como mostrado na Figura 6, para culturas plantadas 104 com talos rígidos, tais como milho, a plataforma de veículo autônomo 100 pode ter apalpadores encurtados 124A e 124B que vira para dentro e para fora quando eles passam cada planta. Tais apalpadores 124A e 124B podem ser utilizados simplesmente para contar plantas ou para modular a aplicação do fertilizante. Por exemplo, os apalpadores 124A e 124B podem ser utilizados para identificar o local das culturas plantadas individuais 104 ao longo de uma linha de culturas plantadas 108 para a aplicação de fertilizantes para esta cultura plantada específica 104.

[0042] A plataforma de veículo autônomo 100 pode ter um microprocessador 126 em comunicação com o módulo de navegação e outros instrumentos, programado com um programa de autodireção para navegar de forma autônoma a plataforma de veículo autônomo, e para evitar outras plataformas de veículo autônomo 100, enquanto utilizando seletivamente um dos três instrumentos principais, (por exemplo, fertilização, mapeamento de zonas de crescimento de plantas, ou semeadura de cultura de cobertura) com base em parte em informações de orientação de campo recebidas e obstáculos detectados. Por exemplo, um campo agrícola 102 pode conter várias rochas, detritos e outros objetos que possam obstruir o movimento da plataforma de veículo autônomo 100. Pequenos animais, incluindo animais de estimação, assim como os seres humanos jovens e idosos, também podem ser encontrados pela plataforma de veículo autônomo 100. A plataforma de veículo autônomo 100 pode ter capacidades de bordo para detectar, evitar, navegar ao redor, ou navegar sobre uma série de obstáculos como estes. Além disso, quando mais de uma plataforma de veículo autônomo 100 está autonomamente navegando em um campo agrícola, a plataforma de veículo autônomo 100 pode se comunicar com outras plataformas de veículo autônomo 100 a fim de coordenar as atividades e evitar colisões.

[0043] A plataforma de veículo autônomo 100 pode ter um módulo de interface de usuário 128 em comunicação com microprocessador 126, configurado para transmitir dados de microprocessador para um usuário da plataforma de veículo autônomo 100, e, ainda, configurado para receber dados de comando do usuário da plataforma de veículo autônomo para seletivamente substituir o programa de autodireção. Por exemplo, em uma modalidade, um usuário pode receber dados de vídeo e outros dados de sensor remotamente através de comunicações sem fios, e enviar sinais de controle para substituir seletivamente automação de plataforma de veículo autônomo 100. Por conseguinte, um usuário pode ter uma variedade de possibilidades para interagir com a plataforma de veículo autônomo 100. O usuário pode interagir em tempo real através de um aplicativo em um dispositivo móvel, tal como um aparelho ou tablet, que comunica diretamente, ou indiretamente através de um servidor, com a plataforma de veículo autônomo 100. O usuário pode interagir em tempo real através de uma interface de usuário a bordo da plataforma de veículo autônomo 100. E, o usuário pode também interagir periodicamente com, e monitorar, as plataformas de veículo autônomo 100 via software baseado na internet ou baseado em pc, alguma distância a partir do campo agrícola 102, tal como a partir de uma sede de fazenda.

A. Fertilização

[0044] Como mostrado na Figura 7, a plataforma de veículo autônomo 100 pode suportar um tanque de fertilização 130 e um módulo de fertilização 132 configurados para aplicação seletiva de fertilizante para o solo 114 de um campo agrícola 102 ou base de culturas plantadas 104. O módulo de fertilização 132 pode estar em comunicação com o microprocessador 126. O módulo de fertilização 132 pode ser posicionado em frente, abaixo, ou atrás das rodas (110) ou faixas, ou sobre as rodas 110 da plataforma de veículo autônomo 100.

[0045] A plataforma de veículo autônomo 100 pode utilizar um fertilizante líquido conhecido como UAN (uréia- amônio-nitrato), outros fertilizantes líquidos, secos, ou granulados. Em uma modalidade, o tanque de fertilizante 130 pode conter menos de 76 litros (20 galões) de UAN. Em uma outra modalidade, o tanque de fertilizante 130 pode deter menos de 156 litros (40 galões) de UAN. Em uma outra modalidade, o tanque de fertilizante 130 pode conter menos de 189 litros (50 galões) de UAN. O tanque de fertilizante 130 pode ser pressurizado por ar comprimido, que pode ser fornecido a partir de um compressor central para auxiliar na libertação do fertilizante. Alternativamente, o fertilizante pode ser bombeado a partir do tanque de fertilização 130 para o módulo de fertilização 132. Válvulas automatizadas e bombas podem ainda ser utilizadas para injetar a solução de fertilizante para o solo 114. Defletores podem ser adicionados para limitar respingos de fertilizante líquido.

[0046] Como mostrado nas Figuras 8A e 8B, em uma modalidade, o tanque de fertilizante 130 pode ser posicionado acima das rodas 110. Em outras modalidades, o tanque de fertilizante 130 pode ser pendurado mesmo com, ou abaixo do centro das rodas 110.

[0047] Como mostrado nas Figuras 9A e 9B, em outra modalidade, o tanque de fertilizante 130 pode ser incorporado nas rodas 110 da plataforma de veículo autônomo 100. A incorporação do tanque 130 para as rodas 110 fornece o centro de gravidade menor possível - mesmo menor do que um tanque pendurado baixo. Com esta modalidade, um fertilizante líquido pode ser bombeado, ou de outro modo permitido fluir, a partir de um lado da plataforma de veículo autônomo 100 para o outro. Assim, caso se saiba que a plataforma de veículo autônomo 100 vai encontrar logo uma inclinação lateral, para melhorar a estabilidade, um fluido pode ser transferido para o tanque 111 que estará em uma altitude mais elevada.

[0048] Em ainda outra modalidade, o tanque de fertilizante 130 pode ser um vagão puxado pela plataforma de veículo autônomo 100. Com esta modalidade o módulo de fertilização 132 pode ser posicionado na plataforma de base de veículo autônomo 104 ou no vagão. A plataforma de veículo autônomo 100 também pode incorporar combinações das configurações de tanque de fertilizantes 130 descritas.

[0049] Dependendo de uma série de variáveis, incluindo o tipo de solo, umidade de solo, e resíduos vegetais, várias abordagens podem ser utilizadas para a aplicação de fertilizantes. Em algumas modalidades, o módulo de fertilização 132 pode incluir um bocal de pulverização 133 para pulverizar fertilizante na superfície do solo 114. Como mostrado na Figura 10, o fertilizante pode ser aplicado entre duas linhas de culturas plantadas 108; desta forma, a plataforma de veículo autônomo 100 trata eficazmente uma metade de cada linha de cultura plantada 104. Por exemplo, a plataforma de veículo autônomo 100 pode utilizar um disco circular, ou relha 134, que corta entalhes no solo 114 à medida que são movidos através da superfície do solo 114. A solução de fertilizante pode ser pulverizada dentro deste entalhe diretamente atrás da relha 134. Em alternativa, uma "faca" de metal de proteção pode ser utilizada diretamente atrás da relha 134, com um tubo que passa para baixo atrás da faca para introduzir a solução de fertilizante no solo. Dado o peso leve da plataforma de veículo autônomo 100, pode ser necessário adicionar pesos ao veículo para permitir pressão descendente suficiente para operar a relha 134.

[0050] Como representado na Figura 4, tambores perfurantes ou rodas com múltiplas garras 112 - como aqueles que são utilizados em cultivadores agrícolas para arejar solo podem ser incorporados. O fertilizante pode ser injetado quer pelo meio destas garras ou perfurantes 136, enquanto em contato com o solo 114, ou subsequente ao contato com o solo pelo módulo de fertilização 132 no orifício deixado após o tambor penetrante 112 ter passado sobre o solo 114.

[0051] Em ainda outras modalidades, a plataforma de veículo autônomo 100 pode aplicar o fertilizante em uma combinação de locais, incluindo um ou mais locais além de entre duas linhas de culturas plantadas 104. Como representado na Figura 11, a plataforma de veículo autônomo 100 pode aplicar fertilizante próximo à base de culturas plantadas 104. Desta maneira, a plataforma de veículo autônomo 100 trata eficazmente duas linhas de cultura plantada 108 em cada passagem, duplicando assim a sua cobertura em comparação com fertilização entre duas linhas de culturas plantadas 108. Note-se que quando uma solução de UAN é pulverizada na proximidade da base das culturas plantadas 104, um estabilizante pode ser adicionado para evitar a hidrólise da ureia para amoníaco gasoso perdido para a atmosfera através da volatilização. No entanto, chuva ou aplicação da água de irrigação após a aplicação de fertilizantes podem eliminar a necessidade de tratar a UAN com um estabilizador. Uma pulverização focada para especificamente evitar a aplicação de resíduos de culturas pode eliminar a quantidade de fertilizante inadvertidamente imobilizado.

[0052] Além da aplicação de fertilizante como uma pulverização na proximidade da base das culturas plantadas 104, a plataforma de veículo autônomo 100 pode seguir a aplicação de fertilizantes com uma pulverização de água, como "chuva simulada". Assim, a plataforma de veículo autônomo 100 pode ter dois tanques, um para o fertilizante 130 e um para a água. A aplicação de chuva simulada ajuda a lavar o fertilizante de UAN no solo, reduzindo desse modo a hidrólise na superfície do solo 114.

[0053] Como mostrado nas Figuras 12A e 12B, em uma modalidade, o módulo de fertilização 132 pode ser um bocal de pulverização 138 incorporado na parede lateral de uma ou mais rodas 110. Nesta modalidade, o bocal de pulverização 138 pode ser momentaneamente pulsado no topo do arco da roda 110 em movimento. A corrente produzida a partir do bocal de pulverização 138 pode ser focada sobre um ponto único no solo 114 ou na proximidade da base de uma cultura plantada 104 por um período especificado de tempo, permitindo, assim, a aplicação direta e concentrada de fertilizante.

[0054] Em uma outra modalidade, a plataforma de veículo autônomo 100 pode aplicar fertilizantes granulados secos de um modo preciso diretamente próximos à base de uma cultura plantada 104 ou entre as linhas de culturas plantadas 108, por injeção dos grãos em várias polegadas dentro do solo de uma forma que não danifica o sistema radicular da cultura. Em uma modalidade, um rolamento, tambor perfurante 112 é utilizado para esta finalidade. Em outra modalidade, a plataforma de veículo autônomo 100 "atira" grãos no solo usando um sistema de ar de alta pressão muito parecido com o que é encontrado em rifles de ar que atira um BB ou um grão. O fertilizante pode ser aplicado em ambos os lados da plataforma de veículo autônomo 100.

[0055] A plataforma de veículo autônomo 100 pode monitorar a fertilização. Por exemplo, um monitoramento detalhado do fluxo de nutrientes para o solo 114 pode ser fornecido para o usuário durante as operações de fertilização. Em outro exemplo, a plataforma de veículo autônomo 100 pode detectar e corrigir uma situação em que o solo 114 fica preso à relha 134 ou outras partes do equipamento. A plataforma de veículo autônomo 100 pode ser equipada para monitorar a profundidade a que se injeta fertilizante.

[0056] Além de fertilização, uma variedade de herbicidas, pesticidas e fungicidas podem ser aplicados às culturas plantadas 104, tais como o milho. Em algumas modalidades, a plataforma de veículo autônomo 100 pode detectar plantas que precisam de um fungicida particular e, em seguida, aplicar esse fungicida usando um pulverizador sobre um mastro 120 ou um braço robótico 140. Tal abordagem teria o potencial de reduzir a quantidade de produtos químicos aplicados enquanto ainda mantendo - ou mesmo aumentando - o rendimento das culturas.

[0057] A Operação Autônoma da plataforma de veículo autônomo 100 pode ser gerenciada e seletivamente substituída por um ou mais programas de software baseados em PC- ou baseados em internet que um usuário pode acessar via telefone inteligente, tablet, interface na estação base, ou computador pessoal na sede da fazenda.

B. Mapeamento de zonas de crescimento de planta

[0058] A plataforma de veículo autônomo 100 pode ter a capacidade para mapear condição de planta bem como outros parâmetros, tais como a umidade do solo. Geralmente, esse tipo de equipamento pode estar na forma de um acessório ligado à base de veículo 106, integrado com a plataforma de veículo autônomo 100, ou pode estar na forma de uma plataforma de veículo autônomo de mapeamento dedicada 100. Um objetivo do sistema de mapeamento é para orientar a aplicação de fertilizantes. Assim, em áreas onde as condições das plantas indicam que menos nutrientes são necessários, a plataforma de veículo autônomo 100 aplicará menos fertilizantes.

[0059] Como mostrado na Figura 13, a plataforma de veículo autônomo 100 pode ter um sensor 142 para monitorar as plantas, opcionalmente montado em um braço robótico 140. O propósito do sensor 142 é caracterizar as condições de plantas. O sensor 142 está em comunicação com o microprocessador 126. Um tal sensor 142 pode utilizar medições ópticas ou outras para determinar a abundância de pigmentos de plantas, tais como a clorofila, ou outros parâmetros chave. Apesar do sensor 142 poder medir propriedades opticamente a partir de baixo de culturas plantadas 104, é vantajoso anexar sensor 142 a braço robótico 140 para acessar material vegetal acima da plataforma de veículo autônomo 100.

[0060] A plataforma de veículo autônomo 100 pode ter uma ou mais sondas de umidade de solo 144 para ajudar a mapear as zonas de crescimento de planta. A sonda de umidade de solo 144 está em comunicação com o microprocessador 126. A plataforma de veículo autônomo 100 pode parar periodicamente e inserir sua sonda de umidade de solo 144 no solo 114, enquanto está fazendo leituras ópticas de várias culturas plantadas nas proximidades 104.

[0061] A plataforma de veículo autônomo 100 pode ser programada com um algoritmo para melhorar a eficiência no monitoramento da planta em tempo real. Por exemplo, se a plataforma de veículo autônomo 100 é programada para parar periodicamente para fazer medições, o algoritmo pode analisar estas medições para determinar quanto que elas variam de uma para outra. Sempre que as medições adjacentes não variam, o algoritmo pode ativar a plataforma de veículo autônomo 100 para aumentar a distância entre os locais de monitoramento, assim, efetivamente acelerando o processo de monitoramento.

[0062] Além de dados coletados por meio do sensor 142 e sonda de umidade de solo 144, dados de operações de plantio de cultura podem ser usados criar um "mapa de base" a partir do qual a plataforma de veículo autônomo 100 pode navegar. Tal mapa de base pode detalhar a localização precisa de linhas individuais de cultura plantada 108, ou mesmo a localização de plantas individuais 104. O mapa de base também pode descrever os tipos de solo 114 e topografia de campo - incluindo medições feitas utilizando LIDAR que descrevem padrões de drenagem em um campo. Um usuário pode ainda interagir com o mapa, através de uma interface, acrescentando em conhecimento especializado. Por exemplo, a existência de diferentes variedades de culturas ou áreas tipicamente molhadas podem ser adicionadas pelo usuário.

[0063] A utilização da plataforma de veículo autônomo 100 também pode ser guiada por fatores externos, tais como dados de tempo. Por exemplo, a decisão do usuário sobre a possibilidade de fertilizar em um determinado ponto no tempo pode ser influenciada por fatores de produção, como dados meteorológicos que finalmente predizem a eficácia da aplicação de fertilizantes dentro de um determinado intervalo de tempo. Assim, o usuário pode optar por atrasar operações de fertilização se uma tempestade de chuva prevista é susceptível de lavar uma porção substancial do fertilizante adicionado para fora do campo.

[0064] Como as outras modalidades, a operação autônoma da plataforma de veículo autônomo 100 pode ser gerenciada e seletivamente substituída por um ou mais programas de software baseados em PC ou baseados em internet que o usuário pode acessar via telefone inteligente, tablet, interface na estação base, ou computador pessoal na sede da fazenda.

C. Semeadura de cultura de cobertura

[0065] Outra modalidade da plataforma de veículo autônomo 100 pode ser usada para semear culturas de cobertura sob culturas plantadas altas 104, como milho. Como mostrado na Figura 14, a plataforma de veículo autônomo 100 pode conter um reservatório de sementes 146 contendo sementes acoplado à base de veículo 106. As sementes podem ser misturadas em uma solução de água. As sementes podem ser aplicadas à superfície do solo 114 através de uma anexação de semeadura 148, e podem ser enterradas no solo utilizando uma variedade de métodos de plantio comuns, tais como arrastar uma barra ou corrente de metal. A anexação de semeadura 148 é acoplada ao microprocessador 126. A semeadura de culturas de cobertura pode ser realizada enquanto ocorre a fertilização, ou durante uma passagem independente (não fertilização) através do campo agrícola 102. Assim, a plataforma de veículo autônomo 100 pode conter um reservatório de semente 146 e anexação de semeadura 148 em combinação com equipamentos de fertilização e mapeamento.

D. Estação de Reabastecimento

[0066] Como mostrado na Figura 15, cada plataforma de veículo autônomo 100 pode ser programada para retornar periodicamente para uma estação de reabastecimento 150. A estação de reabastecimento 150 pode incluir um tanque de reabastecimento 152 e um aplicador de reabastecimento 154. Quando usada em conjunto com uma estação de reabastecimento 150, cada plataforma de veículo autônomo 100 é programada para comparar o estado de critérios de plataforma de veículo autônomo para um limite programado, e para voltar a uma estação de reabastecimento 150 para a manutenção, quando o estado dos critérios de plataforma de veículo autônomo está de acordo com o limite programado. Por exemplo, a plataforma de veículo autônomo 100 pode ser programada com um baixo limite de combustível ou fertilizantes. Quando a plataforma de veículo autônomo 100 detecta que a quantidade real de combustível ou fertilizante é igual ou inferior ao baixo limite programado, a plataforma de veículo autônomo 100 irá navegar-se de forma autônoma para estação de reabastecimento 150. Várias plataformas de veículo autônomo 100 podem operar em um determinado campo agrícola 102, retornando periodicamente para estação de reabastecimento 150 para recarregar o seu fornecimento de produtos químicos agrícolas, sementes, combustível ou outros suprimentos.

E. Operação

[0067] Em operação, um usuário pode emitir uma ou mais plataformas de veículo autônomo 100 para um campo agrícola 102, posicionar uma estação de reabastecimento 150 próxima do campo agrícola 102, e orientar a uma ou mais plataformas de veículo autônomo 100 para o campo 102 e a estação de reabastecimento 150. Isto pode implicar o usuário posicionar uma ou mais das plataformas de veículo autônomo 100 no modo manual e dirigir a uma ou mais das plataformas de veículo autônomo 100 para uma posição de ancoragem na estação de reabastecimento 150. No entanto, isto é apenas um exemplo de como registrar a localização da estação de reabastecimento 150 dentro de cada módulo de navegação 118 da plataforma de veículo autônomo 100. O usuário então ativa o programa de autodireção de cada plataforma de veículo autônomo 100. Ao ser ligado comutado para modo de autodireção automática, cada plataforma de veículo autônomo 100 pode ser preenchida com o aplicador de reabastecimento 154 conectado ao tanque de reabastecimento 130 em estação de reabastecimento 150. Cada plataforma de veículo autônomo 100 pode navegar até um ponto de partida e começar a navegar para cima e para baixo linhas de culturas plantadas 108, fertilização de culturas plantadas 104 ao longo do caminho. Em algumas modalidades, a plataforma de veículo autônomo 100 pode ser operada por um prestador de serviços que contrata com agricultores para realizar tarefas de gerenciamento em temporada.

[0068] Em algumas circunstâncias, áreas particulares do campo agrícola 102 podem ser omitidas se monitoramento anterior revelou que a cultura não irá se beneficiar do fertilizante adicionado nessa área. Em outras circunstâncias, áreas específicas do campo agrícola 102 podem ser fertilizadas para o propósito expresso de monitorar a resposta de cultura plantada 104 ao longo dos dias subsequentes.

[0069] Muitas vezes, as linhas externas de culturas plantadas 104 são plantadas ao redor do perímetro total do campo agrícola 102, com linhas subsequentes de culturas plantadas 108 correndo apenas longitudinalmente ou transversalmente. O milho plantado no perímetro que é na extremidade das linhas interiores é muitas vezes referido como "cabeceiras". Um caminho estreito pode ser cortado através das cabeceiras se a plataforma de veículo autônomo 100 deve navegar até a extremidade das linhas interiores. Alternativamente, um plantador de milho guiado por GPS pode ser programado para deixar vários caminhos através das cabeceiras para futuro acesso de plataforma de veículo autônomo 100.

[0070] Dadas as limitações de tamanho da plataforma de veículo autônomo 100, particularmente na máxima largura W e altura H que vão permitir a plataforma de veículo autônomo 100 executar as várias funções de gerenciamento em temporada entre linhas plantadas 108 de um campo agrícola 102, o tanque de combustível, tanque de fertilização 130, e reservatório de sementes 146 são restritas em tamanho. Assim, cada tanque deve ser dimensionado proporcionalmente aos outros para garantir que qualquer tanque não se torne o fator limitante na plataforma de veículo autônomo 100 concluindo suas operações. Para acomodar diversas exigências de fertilização e de semeadura, os vários tanques podem ser modulares e removíveis a partir da plataforma de veículo autônomo 100 para permitir a combinação de capacidade de tanque ótima.

[0071] Entre outras soluções logísticas necessárias para funcionamento ideal, a plataforma de veículo autônomo 100 pode transportar uma quantidade pré-calculada de combustível e fertilizante necessários para fertilizar conjuntos completos de linhas a partir da perspectiva da estação de reabastecimento 150. Esta quantidade pré- calculada de combustível e fertilizante anda de mãos dadas com apropriadamente dimensionar os vários tanques, como discutido anteriormente. Isso impede a plataforma de veículo autônomo 100 de ter que transitar mais do que uma vez através do mesmo caminho entre as linhas.

[0072] Além disso, o posicionamento da estação de reabastecimento 150 pode ser guiado por um programa de software de logística. O programa de software de logística pode explicar as quantidades antecipadas de combustível, fertilizantes e sementes a serem utilizadas. Estas quantidades antecipadas podem ser calculadas utilizando uma variedade de entradas, incluindo o layout de campo, topografia, condições de solo e condições climáticas antecipadas, e outras condições que podem aumentar ou diminuir a quantidade de combustível, fertilizantes e sementes a serem utilizados. O objetivo do software de logística é minimizar o tempo de uma determinada plataforma de veículo autônomo 100 viajando de e para a estação de reabastecimento 150 para reabastecer seu tanque de combustível, tanque de fertilização 130, ou reservatório de sementes 146.

[0073] Em uma outra modalidade, a estação de reabastecimento 150 pode ter uma mangueira retrátil que pode ser puxada por várias linhas no campo agrícola 102, além das cabeceiras descritas acima. Nesta modalidade, o aplicador de reabastecimento 154 pode ser montado em um cordão, tal como um tripé, para ajudar no reabastecimento. Em uma outra modalidade, a estação de reabastecimento 150 pode ser arrastada por reboque. Nesta modalidade, uma bomba é necessária para reabastecer o tanque de fertilização 130 da plataforma de veículo autônomo 100.

[0074] Mover uma ou mais plataformas de veículo autônomo 100 e estações de reabastecimento 150 a partir de campo para campo podem ser guiadas por um ou mais programas de software baseados em PC ou baseados em internet que o usuário pode acessar via telefone inteligente, tablet, interface na estação base, ou computador pessoal na sede da fazenda. Tal programa pode relatar os progressos realizados pela plataforma de veículo autônomo 100 em um campo agrícola particular 102, bem como as estatísticas globais para um determinado período de tempo. Assim, o usuário pode priorizar seu/seus campos para tratamento. Com a entrada do usuário, o programa pode, então, determinar o horário mais eficiente para encher o tanque de combustível, tanque de fertilização 130, ou reservatório de sementes 146, e onde as estações de reabastecimento 150 devem ser localizadas. Através deste programa, o usuário é solicitado no momento adequado a iniciar o processo de reabastecimento e/ou mover uma estação de reabastecimento 150 de tal forma que as plataformas de veículo autônomo 100 podem operar tão continuamente quanto possível. O software de logística também pode programar a manutenção e transporte entre campos agrícolas 102 das plataformas de veículo autônomo 100. O objetivo do software de logística é minimizar o tempo de cada dada plataforma de veículo autônomo 100 viajando de e para a estação de reabastecimento 150, esperando em linha para ser reabastecida, ou do contrário não realizando as tarefas de gerenciamento em temporada.

Claims

1. Sistema de plataforma de veículo autônomo para aplicar seletivamente fertilizante dentro de um campo agrícola (102) entre duas linhas de culturas plantadas (108) plantadas em centros de 0,91 m definindo um espaço entre elas, enquanto autonomamente navegando dentro do referido espaço entre as duas linhas de culturas plantadas (108), o sistema de plataforma de veículo autônomo caracterizado pelo fato de que compreende: uma ou mais plataformas de veículo autônomo (100), em que cada plataforma de veículo autônomo (100) inclui uma base (106) acoplada a uma pluralidade de rodas de contato com o solo (110), faixas ou tambores penetrantes, ou uma combinação dos mesmos, a base (106) tendo uma largura de menos do que 0,76 m, de modo a ser inserível através do espaço entre duas linhas de culturas plantadas (108), em que cada plataforma de veículo autônomo inclui ainda um módulo de navegação (118) configurado para receber informação de orientação de campo e detectar obstáculos, e em que cada plataforma de veículo autônomo (100) é programada com um programa de autodireção para navegar autonomamente a plataforma de veículo autônomo (100) dentro do referido espaço entre as duas linhas de culturas plantadas (108), e para evitar outras plataformas de veículo autônomo (100) quando mais de uma plataforma de veículo autônomo (100) está presente no campo agrícola (102), enquanto aplica seletivamente fertilizante dentro de um campo agrícola (102).

2. Sistema de plataforma de veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma ou mais estações de reabastecimento (150), em que cada plataforma de veículo autônomo (100) é programada para comparar o estado de critérios de plataforma de veículo autônomo para um limite programado e para navegar para a estação de reabastecimento (150) para manutenção baseado em referida comparação.

3. Sistema de plataforma de veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada plataforma de veículo autônomo inclui uma interface de usuário (128) configurada para transmitir dados para um usuário da plataforma de veículo autônomo (100), e ainda configurada para receber dados de comando a partir do usuário da plataforma de veículo autônomo (100) a partir de um local remoto para substituir seletivamente o programa de autodireção.

4. Sistema de plataforma de veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fertilizante é aplicado no espaço entre duas linhas de culturas plantadas (108).

5. Sistema de plataforma de veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fertilizante está em uma forma líquida.

6. Sistema de plataforma de veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fertilizante é aplicado por pulverização de fertilizante em um corte feito no solo por uma relha (134).

7. Sistema de plataforma de veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fertilizante é aplicado na proximidade da base das culturas plantadas (108).

8. Sistema de plataforma de veículo autônomo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fertilizante é em forma de grão.

9. Método para fertilização dentro de um campo agrícola (102) entre duas linhas de culturas plantadas (108) plantadas em centros de 0,91 m definindo um espaço entre elas, o método caracterizado pelo fato de que compreende: posicionar uma ou mais estações de reabastecimento (150) próximas ao campo agrícola (102); entregar a uma ou mais plataformas de veículo autônomo (100) para o campo agrícola (102), em que cada plataforma de veículo autônomo (100) inclui uma base (106) acoplada a uma pluralidade de rodas de contato com o solo (110), faixas ou tambores penetrantes, ou uma combinação dos mesmos, a base (106) tendo uma largura de menos do que 0,76 m, de modo a ser inserível através do espaço entre duas linhas de culturas plantadas (108), e em que cada plataforma de veículo autônomo (100) é programada com um programa de autodireção inclui um módulo de navegação (118) configurado para receber informação de orientação de campo e detectar obstáculos; orientar a uma ou mais plataformas de veículo autônomo (100) para a uma ou mais estações de reabastecimento (150); e ativar o programa de autodireção de cada plataforma de veículo autônomo (100), em que o programa de autodireção é programado para navegar de forma autônoma a referida plataforma de veículo autônomo (100) dentro do referido espaço entre as duas linhas de culturas plantadas (108), e para evitar outras plataformas de veículo autônomo (100) quando mais de uma plataforma de veículo autônomo (100) está presente no campo agrícola (102), enquanto aplica seletivamente fertilizante dentro de um campo agrícola (102), e comparar o estado de critérios de plataforma de veículos autônomos para um limite programado e para navegar até uma ou mais estações de reabastecimento (150) para manutenção com base na referida comparação.

10. Método para fertilização, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o programa de autodireção pode ser substituído seletivamente remotamente através de uma interface de usuário (128) para cada plataforma de veículo autônomo (100).

11. Método para fertilização, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o programa de autodireção dirige cada plataforma de veículo autônomo (100) para aplicar fertilizantes no espaço entre duas linhas de culturas plantadas (108) em um campo agrícola (102).

12. Método para fertilização, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o fertilizante é aplicado na proximidade da base das culturas plantadas (108).

13. Método para fertilização, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o fertilizante é em forma de grão.

14. Método para fertilização, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o grão é injetado no solo.

15. Plataforma de veículo autônomo não tripulado para seletivamente aplicar fertilizantes ao solo de um campo agrícola tendo linhas adjacentes de culturas anuais plantadas de modo a fornecer uma linha de cultura anual convencional espaçando entre as referidas linhas adjacentes de culturas anuais plantadas não mais que 0,91 metros, enquanto autonavegando inteiramente dentro do espaço entre linhas adjacentes de culturas anuais plantadas, caracterizada pelo fato de que compreende: uma base de veículo tendo um primeiro lado lateral e um segundo lado lateral, em que o primeiro e o segundo lados laterais opostos um ao outro e são separados por uma distância definindo a largura da plataforma de veículo autônomo, a largura dimensionada de modo a poder ser inserida através do espaço entre duas linhas de culturas anuais plantadas conforme a plataforma de campo autônoma transita ao longo do espaço entre linhas adjacentes de linhas de culturas anuais plantadas; uma pluralidade de rodas; pelo menos um motopropulsor fixamente acoplado à base do veículo e acoplado a pelo menos uma da pluralidade de rodas; um módulo de fertilização; um módulo de navegação acoplado à um mecanismo de localização de linha de cultura para aferir a localização da plataforma de veículo autônomo com respeito a cada uma das referidas linhas de culturas anuais plantadas conforme a referida plataforma de veículo autônomo transita ao longo do referido espaço entre linhas adjacentes de culturas anuais plantadas; um microprocessador em comunicação com o módulo de fertilização e o módulo de navegação, programado com um programa de autodireção para navegar de forma autônoma a plataforma de veículo autônomo enquanto aplica seletivamente fertilizante baseado em parte em dados comunicados do mecanismo de localização de linha de cultura; e uma interface de usuário em comunicação com o microprocessador, configurada para transmitir dados de microprocessador para um usuário da plataforma de veículo autônomo, e ainda configurada para receber dados de comando do usuário da plataforma de veículo autônomo para substituir seletivamente o programa de autodireção.