BR112017022193B1 - Sistema e método para semeadura de sementes - Google Patents

Abstract

sistema e método para semeadura de sementes. a presente invenção se refere a um dispositivo e a um método para semeadura de sementes. a invenção se refere, mais particularmente, a um dispositivo e a um método para semeadura de sementes como parte de uma planta. o sistema de acordo com a invenção compreende um dispositivo de separação, para separar uma única semente em relação a um restante da pluralidade de sementes, um sistema de reconhecimento óptico (9), para reconhecimento da semente separada, um dispositivo de braço de robô (4), para apanhar a semente separada e para semear a semente apanhada, e uma unidade de controle, para controlar o dispositivo de separação, o sistema de reconhecimento óptico (9) e o dispositivo de braço de robô (4). com esse sistema, é possível semear sementes de uma maneira mais acurada e menos propensa a erros.

Description

[0001] A presente invenção se refere a um sistema e a um método para semeadura de sementes. A invenção se refere mais particularmente a um sistema e a um método para semeadura de sementes como parte de um processo de cultivo de plantas.

[0002] No cultivo de plantas, são feitos esforços para se obter uma variedade de plantas apresentando uma ou mais propriedades desejadas. Uma ou mais variedades de plantas podem ser cruzadas para essa finalidade, e candidatos adequados podem ser buscados dentre a progenia assim obtida. Esses candidatos podem, então, ser submetidos a etapas de cruzamento e de seleção adicionais.

[0003] Devido à emergência de técnicas de ADN, já pode ser determinado, em um estágio inicial, se uma planta apresenta a propriedade desejada. A planta jovem pode, por exemplo, ser amostrada, em que uma pequena parte da planta é removida para análise de ADN. Se essa análise indicar que, com base nas informações genéticas obtidas, a planta apresenta a propriedade desejada, esta planta já pode ser selecionada para etapas ulteriores em um estágio inicial. Isso, em contraste com as abordagens anteriores, nas quais uma planta primeiramente tinha que ter crescido consideravelmente antes que fosse possível determinar, usualmente opticamente, se a planta apresentava as propriedades desejadas. Com essas técnicas era, portanto, necessário reservar uma grande área de superfície, sobre a qual as plantas poderiam crescer. Por meio de técnicas de ADN, é possível selecionar plantas em um estágio, no qual elas ainda são relativamente pequenas, e, portanto, tomar pouca área de superfície. Somente as plantas selecionadas necessitam continuar crescendo aqui. Em contraste com as abordagens anteriores, as plantas de interesse são, portanto, as únicas que continuam a crescer. Por meio disto, é conseguida uma considerável economia de espaço.

[0004] O uso das técnicas de ADN também permite que as etapas de seleção sejam realizadas mais rapidamente. Onde era ainda necessário, nas abordagens anteriores, se aguardar o momento, no qual uma planta mais ou menos completamente crescida pudesse ou não ter exibido uma propriedade desejada, é agora possível se determinar isto por meio de análise de ADN, no momento que a planta ainda é uma muda. Estágios de crescimento da planta prévios ou subsequentes podem, entretanto, ser usados, desde que as informações genéticas não se modifiquem, ou pouco se modifiquem.

[0005] No futuro, técnicas de cultivo, portanto, para a maior parte, não mais estarão limitadas, com respeito à quantidade de solo disponível para um cultivador, mas, mais provavelmente, pela quantidade de sementes e de plantas jovens, que possam ser processadas e analisadas.

[0006] Uma importante etapa durante o processo de cultivo é a semeadura de sementes possivelmente interessantes. Essas sementes podem, por exemplo, provir da progenia, possivelmente a partir de linhagens parentais cruzadas. As técnicas de ADN atuais tornam possível se trabalhar com uma diversidade muito maior de sementes. Tem que ser possível se monitorar, de maneira acurada, as sementes durante o processo de cultivo.

[0007] A quantidade de sementes por tipo é, contudo, usualmente tão pequena que não pode ser feito o uso de máquinas de semeadura padrão. Essas máquinas são configuradas para semear sementes em uma grande escala. Um exemplo de uma tal máquina de semeadura compreende um cilindro, dotado, em sua periferia, com orifícios de vácuo. Girando-se esse cilindro nas vizinhanças de um caixote, com uma grande quantidade de sementes nele, consegue-se que as sementes sejam sugadas contra o cilindro na posição dos orifícios de vácuo, pelo vácuo, e que sejam, então, liberadas em um local diferente, por meio disto, as sementes cairão em dadas posições de semeadura. Usualmente, é feito uso aqui de bandejas compreendendo uma pluralidade de posições de semeadura, por exemplo, porque uma pluralidade de recessos ou cavidades ter sido feita em um substrato de crescimento. As posições de semeadura são colocadas em uma distância mútua regular aqui.

[0008] A máquina mencionada acima não é adequada para a semeadura de um grupo seleto de sementes, por exemplo de 10 a 100 sementes. Esse número de sementes não é suficiente para ser capaz de se semear de maneira efetiva, uma vez que as sementes somente seriam capazes de cobrir uma parte muito pequena do cilindro. A maioria dos orifícios de vácuo, ao fim e ao cabo, permanecerá não coberta. De maneira contrária a quando um grande número de sementes > 10.000 estiver presente, adicionalmente, não se pode assegurar que as sementes sejam realmente semeadas. Com grandes números, sempre haverá sementes que estarão bem posicionadas em relação aos orifícios de vácuo. Esse, certamente, não é o caso com pequenas quantidades.

[0009] De acordo com a técnica anterior, as sementes são, portanto, semeadas manualmente durante um processo de cultivo. Esse processo é moroso. Também é necessário rastrear qual semente foi semeada em qual posição. Porque as quantidades de diferentes sementes aumentarão no futuro, devido ao uso de análise de ADN, este processo tornar-se-á progressivamente propenso a erros.

[0010] Portanto, é um objeto da presente invenção fornecer uma solução, na qual as sementes possam ser semeadas de uma maneira menos laboriosa e menos propensa a erros.

[0011] Esse objeto é alcançado com o sistema para semeadura de sementes conforme definido na reivindicação 1. De acordo com a invenção, esse sistema compreende um dispositivo de separação para separar uma única semente em relação ao restante da pluralidade de sementes, um sistema de reconhecimento óptico para reconhecer a semente separada, um dispositivo de braço de robô para apanhar a semente separada e para semear a semente apanhada, e uma unidade de controle para controlar o dispositivo de separação, o sistema de reconhecimento óptico e o dispositivo de braço de robô.

[0012] De acordo com a invenção, uma única semente é separada a partir de um restante da pluralidade de sementes. Isso torna possível apanhar e semear a semente separada automaticamente. Se uma semente tiver sido separada, será reconhecida por um sistema de reconhecimento óptico.

[0013] Todas as sementes da pluralidade de sementes, de preferência, apresentam a mesma taxonomia. Mais particularmente, todas as sementes da pluralidade pertencem aos mesmos família, gênero, espécie, subespécie ou variedade de plantas. As sementes da pluralidade também podem pertencer à progenia de um determinado cruzamento ou grupos de cruzamentos, ou pertencer a plantas da mesma população. As sementes da pluralidade de sementes podem, por exemplo, embora não exclusivamente, pertencer a um dos seguintes gêneros: Apium, Arabidopsis, Beta, Brassica, Capsicum, Cichorium, Citrillus, Cucumis, Cucurbita, Daucus, Diplotaxis, Eruca, Glycine, Hordeum, Lactuca, Oryza, Raphanus, Solanum, Spinacia, Triticum e Zea.

[0014] O sistema pode compreender uma memória, que seja configurada para armazenar um perfil de semente, sendo que o perfil de semente descreve características com respeito às dimensões e/ou ao formato da semente para separação. O perfil de semente pode, por exemplo, compreender um arquivo preparado por um usuário, que é carregado no sistema. A unidade de controle pode ser concretizada aqui como um computador ou um sistema embutido, que possa analisar os dados carregados e possa controlar os outros componentes no sistema com base nos dados lidos.

[0015] Um perfil de semente pode compreender uma descrição geométrica de uma semente. Uma semente pode, por exemplo, apresentar um contorno elíptico, quando repousando sobre uma placa plana em uma posição determinada. É possível que uma semente possa repousar em múltiplas posições, nas quais ela também possa apresentar diferentes contornos. Em um tal caso, o perfil de semente pode compreender dimensões e/ou formatos característicos por posição. Exemplos de dimensões características são comprimento, largura, circunferência.

[0016] Por meio do perfil de semente, o sistema de reconhecimento óptico pode reconhecer se uma semente está em uma posição adequada e em um local adequado para ser apanhada. É também possível para uma semente ser reconhecida como uma única semente, mas, para a posição, na qual a semente repousa, ser considerada inadequada para ser apanhada de maneira confiável, por exemplo, porque a semente repousa próxima demais contra outra semente.

[0017] O sistema de reconhecimento óptico pode ser dotado com uma câmera para gravação de uma imagem da pluralidade de sementes, e uma unidade de análise de imagem para analisar a imagem gravada. A unidade de análise de imagem pode ser configurada para identificar a semente separada com base no perfil de semente. O sistema de reconhecimento óptico pode compreender adicionalmente uma unidade de saída para saída de informações de posição sobre a semente identificada para o dispositivo de braço de robô, opcionalmente via a unidade de controle.

[0018] A unidade de análise de imagem pode, por exemplo, ser configurada para detectar um contorno na imagem gravada e para designar o contorno a uma semente, se as dimensões e/ou o formato do contorno detectado corresponder ao perfil de semente. O sistema pode, então, ser configurado para somente apanhar a semente detectada, se a distância entre o contorno detectado e um contorno adjacente for maior do que uma distância pré-determinada. O contorno adjacente pode, aqui, ser outra semente individual, que pode ou não estar em uma posição adequada para ser apanhada. O contorno adjacente pode, contudo, também se relacionar a um aglomerado de sementes.

[0019] A fim de se apanhar uma semente de maneira confiável, o dispositivo de braço de robô exige uma determinada distância em relação a uma semente adjacente. A determinação de se esse é o caso ocorre com base nos contornos detectados e pode ocorrer dentro da unidade de análise de imagem ou da unidade de controle.

[0020] A unidade de controle pode ser configurada para controlar o dispositivo de separação para uma vez mais separar as sementes, se o sistema de reconhecimento óptico tiver detectado pelo menos um contorno, mas em que nenhuma semente tiver sido reconhecida com base no perfil de semente. Um exemplo de uma tal situação é que 10 de 30 sementes tenham sido separadas, depois de um primeiro processo de separação do dispositivo de separação, e as outras 20 sementes ainda estejam aglomeradas. O dispositivo de braço de robô primeiramente apanhará e semeará as 10 sementes separadas, opcionalmente em um padrão pré-determinado. O sistema de reconhecimento óptico, então, reconhecerá um contorno, isto é, aquele do aglomerado restante. No entanto, esse aglomerado não será reconhecido como sendo uma semente. A unidade de controle pode, em um tal caso, controlar o dispositivo de separação uma vez mais a fim de separar o aglomerado de sementes remanescente.

[0021] O dispositivo de separação compreende, por exemplo, uma placa vibratória. Uma tal placa pode ser conectada a uma pluralidade de motores individualmente móveis, por meio dos quais a placa adquire múltiplos graus de liberdade de movimento. Isso também torna possível influenciar a posição das sementes sobre a placa vibratória. Se sementes suficientes tiverem sido semeadas, um restante de sementes pode, portanto, ser removido e lançado em uma determinada direção da placa vibratória e para um recipiente de resíduos, por meio de um movimento adequado da placa vibratória.

[0022] O dispositivo de braço de robô pode compreender um braço de robô, que é dotado, em uma extremidade, com um bocal de sucção. Com esse bocal de sucção, uma semente pode ser sugada contra o bocal de sucção por meio de uma subpressão adequada. O bocal de sucção compreende, para essa finalidade, um corpo com uma pequena abertura, através da qual a semente não possa ser sugada. É também possível se conectar a pequena abertura a um sistema de ar comprimido, tornando possível se comutar entre uma força de sucção, para apanhar uma semente, e uma força de repulsão, para semear a semente. A semeadura também pode ser conseguida por ventilação da pequena abertura, sem se fazer uso de ar comprimido aqui.

[0023] Um pino móvel também pode ser recebido no duto do bocal de sucção, para a finalidade de desbloqueio da pequena abertura, no caso em que uma semente esteja entalada na pequena abertura.

[0024] Em outra ou em uma adicional modalidade, o sistema é configurado para comparar uma imagem gravada de antes e depois que o dispositivo de braço de robô apanhe a semente separada, sendo que a unidade de controle é configurada para controlar o dispositivo de braço de robô uma vez mais para apanhar a semente separada, se houver diferença insuficiente entre as imagens comparadas. Se for determinado que uma semente não tenha sido apanhada, um ajuste de profundidade, correspondendo à distância do bocal de sucção até uma base, sobre a qual a semente separada repouse, pode ser ajustado para o apanhar repetido da semente separada.

[0025] Com essa técnica, é também possível determinar se uma semente se tornou entalada. Isso é porque, então, não mais é possível se apanhar uma semente adicional. As imagens de antes e depois que uma semente subsequente tenha sido apanhada, neste caso, serão quase as mesmas. Isso significa que é possível determinar, por meio da unidade de análise de imagem, que nenhuma semente está sendo apanhada. Se o controle repetido do dispositivo de braço de robô não fornecer uma solução, pode ser gerada uma mensagem de erro, permitindo que um usuário inspecione o bocal de sucção. No entanto, é também possível que o pino seja primeiramente ativado para limpar o bocal de sucção.

[0026] Também existem outras opções para verificar se uma semente tenha sido, de fato, semeada. Por exemplo, é possível determinar isso, na posição de semeadura, com um sistema óptico. Pode ser feito uso, para essa finalidade, do sistema de reconhecimento óptico mencionado acima ou de outro adicional. A pressão no duto mencionado acima também pode ser medida. A liberação da semente, ao fim e ao cabo, causará um aumento de pressão.

[0027] Se for determinado que uma semente se tornou entalada, o dispositivo de braço de robô pode controlar o pino, presente no duto, para limpar a pequena abertura. O sistema, então, tentará, uma vez mais, colocar uma semente na posição de semeadura perdida.

[0028] O sistema pode ser adicionalmente dotado com um dispositivo de alimentação para alimentar as sementes a um recipiente. Exemplos de recipientes adequados são, por exemplo, tubos, pratos e os similares. É adicionalmente possível que seja feito uso de um recipiente, no qual uma pluralidade de compartimentos seja fornecida para conter as sementes com diferentes taxonomias. Um exemplo do mesmo é um cartucho, no qual uma pluralidade de tubos possa ser colocada, sendo que um tubo de cada vez corresponde a uma taxonomia.

[0029] A unidade de controle pode ser configurada para controlar o dispositivo de braço de robô para se engatar ao recipiente e carrear as sementes para fora do recipiente e para o dispositivo de separação. O dispositivo de braço de robô pode, por exemplo, agarrar um tubo com sementes e girar este acima da placa vibratória, tal que as sementes caiam do tubo por sobre a placa vibratória. O dispositivo de braço de robô pode compreender, para essa finalidade, um primeiro dispositivo, para apanhar a semente separada, e um segundo dispositivo, para se engatar no recipiente. O primeiro dispositivo pode compreender, aqui, o bocal de sucção mencionado acima, e o segundo dispositivo, uma garra ou outro bocal de sucção.

[0030] A memória pode ser configurada para armazenar um programa de semeadura compreendendo uma correlação entre as informações com respeito à taxonomia das sementes e um padrão de semeadura para a semeadura. Plantas diferentes podem exigir padrões de semeadura diferentes porque plantas diferentes necessitam de distâncias mútuas mínimas diferentes, a fim de crescerem de maneira apropriada. Um padrão de semeadura pode indicar, aqui, que sementes podem ser semeadas em qualquer posição de semeadura disponível, por exemplo, no caso de plantas relativamente pequenas, ou que determinadas posições de semeadura têm que ser puladas, a fim de se conseguir uma determinada distância mútua. Uma posição de semeadura também pode ser indicada de maneira explícita, por semente, no programa de semeadura. O programa de semeadura pode, por exemplo, indicar que 30 sementes têm que ser posicionadas nas posições de semeadura 1-30. Aqui, é possível que o sistema já compreenda informações com respeito a quais posições x-y são necessárias para controlar o dispositivo de braço de robô para semear as sementes nas posições de semeadura relevantes.

[0031] É possível que o programa de semeadura compreenda adicionalmente o número de sementes a serem semeadas por taxonomia e sendo que, se este número tiver sido semeado e sementes ainda permanecerem, a unidade de controle será configurada para controlar o dispositivo de separação para descarregar as sementes restantes. Se o programa de semeadura, por exemplo, indicar que 30 sementes têm que ser semeadas e houver 40 sementes no dispositivo de separação, 10 sementes serão descarregadas depois que 30 sementes tenham sido semeadas.

[0032] A unidade de controle pode ser adicionalmente configurada para rastrear as posições de semeadura, nas quais uma semente, com uma determinada taxonomia, tenha sido semeada, e/ou o programa de semeadura pode compreender informações sobre as posições de semeadura, nas quais uma semente, com uma determinada taxonomia, tenha que ser semeada. No primeiro caso, a unidade de controle pode ser configurada para saída de informações, compreendendo uma correlação entre a taxonomia de uma semente e a posição de semeadura, na qual esta semente tenha sido semeada. Essas informações podem, então, ser adicionadas ao programa de semeadura, por meio disto o programa de semeadura modificado pode ser usado em um instante posterior.

[0033] Em uma modalidade, as sementes são semeadas sobre um substrato de crescimento com uma pluralidade de posições de semeadura, tal como uma bandeja, sendo que o substrato de crescimento é, de preferência, dotado com um identificador. Uma bandeja pode ser manufaturada, aqui, a partir de uma pluralidade de compartimentos plásticos, que estejam mutuamente conectados e que apresentem uma distância mútua substancialmente constante. Um meio de crescimento adequado pode ser fornecido em cada compartimento. É também possível colocar um tal meio em cada compartimento depois da semeadura. O substrato de crescimento também pode adicionalmente consistir completamente no meio de crescimento, no qual as posições de semeadura são formadas por meio de recessos no meio de crescimento.

[0034] O sistema pode compreender adicionalmente uma unidade de movimentação de substrato para mover o substrato de crescimento de maneira progressiva, sendo que o substrato de crescimento compreende uma linha de posições de semeadura de maneira transversal a uma direção de movimento do substrato de crescimento, e sendo que a unidade controle é configurada para controlar o dispositivo de braço de robô para semear uma semente de cada vez em uma posição de semeadura de uma linha, e, quando a semeadura na linha tiver sido completada, para controlar a unidade de movimentação de substrato para trazer uma linha subsequente de posições de semeadura em posição. Aqui, é possível que somente sementes que apresentem a mesma taxonomia sejam permitidas em uma linha.

[0035] O sistema pode compreender adicionalmente uma pluralidade de tubos cadentes, que sejam dispostos de maneira tal que cada abertura inferior de cada tubo cadente possa ser alinhada, durante a operação, com uma respectiva posição de semeadura associada com a mesma linha. Em uma modalidade, o substrato de crescimento compreende 30 linhas de posições de semeadura, sendo que cada linha compreende 10 posições de semeadura. Nesse caso, o sistema 10 pode compreender tubos cadentes, nos quais as aberturas inferiores, a partir das quais as sementes caem, estejam alinhadas com as 10 posições de semeadura em uma linha. O dispositivo de braço de robô colocará, agora, uma semente de cada vez em um tubo cadente, por meio disto a semente colocada cairá em uma posição de semeadura correspondente. Nessa modalidade, o dispositivo de braço de robô colocará 10 sementes dessa maneira. O substrato de crescimento, então, se deslocará uma linha.

[0036] O sistema pode compreender uma unidade de aplicação de identificador para dispor o identificador sobre o substrato de crescimento. Esse identificador permite um acoplamento ao programa de semeadura usado para semear sementes no substrato de crescimento. O sistema é, de preferência, configurado de maneira tal que a taxonomia das sementes, que tenham sido semeadas no substrato de crescimento, possa ser determinada de maneira simples usando o programa de semeadura e o identificador do substrato de crescimento. O substrato de crescimento pode compreender um meio de armazenamento, sendo que a unidade de controle é configurada para armazenar informações, com respeito às posições de semeadura, nas quais uma semente com uma determinada taxonomia tenha sido semeada, no meio de armazenamento.

[0037] O programa de semeadura pode compreender a correlação mencionada acima para sementes com diferentes taxonomias. Isso torna possível semear múltiplos tipos de sementes com um único programa de semeadura. O dispositivo de alimentação pode, por exemplo, ser configurado para alimentar uma pluralidade de recipientes, sendo que pelo menos dois recipientes compreendem sementes com diferentes taxonomias. Cada recipiente em si, de preferência, somente compreende sementes com a mesma taxonomia. Dentro do contexto da presente invenção, no entanto, não está afastado que o sistema de reconhecimento óptico seja capaz de reconhecer sementes com diferentes taxonomias, com base em perfis de semente respectivos. Aqui, não é mais estritamente necessário semear em ordem de taxonomia.

[0038] O sistema também pode compreender um dispositivo para alimentação, às sementes semeadas, de uma ou mais substâncias escolhidas a partir do grupo consistindo em água, agentes de promoção de germinação, agentes de promoção de crescimento e pesticidas. Um tal dispositivo é, de preferência, disposto à jusante da semeadura. Aqui, é possível, para o programa de semeadura, compreender informações de substância por semente ou por taxonomia com respeito a qual das mencionadas substâncias tem que sem alimentada. A unidade de controle pode ser configurada, aqui, para controlar o dispositivo para alimentação dessas substâncias sujeitas às informações de substância.

[0039] De acordo com um segundo aspecto, a invenção fornece um método para semeadura de sementes, que compreende as etapas de separação de uma única semente, em relação a um restante da pluralidade de sementes, usando um dispositivo de separação, reconhecimento de maneira óptica da semente separada, com um sistema de reconhecimento óptico, o apanhar da semente separada com um dispositivo de braço de robô e a semeadura da semente apanhada com o dispositivo de braço de robô.

[0040] A presente invenção será discutida em mais detalhes aqui abaixo, com referência às figuras acompanhantes, nas quais:

[0041] As Figuras 1 e 2 mostram uma visão geral esquemática de uma modalidade da presente invenção;

[0042] A Figura 3 é uma vista em detalhe da parte de acoplamento do dispositivo de braço de robô mostrado na Figura 1; e

[0043] A Figura 4 dá um exemplo de um perfil de semente.

[0044] As Figuras 1 e 2 mostram uma visão geral esquemática de uma modalidade da presente invenção. Essa compreende um dispositivo de alimentação 1, que pode transportar uma pluralidade de cartuchos 2. Uma pluralidade de tubos 3, com sementes, pode ser colocada em cada cartucho 2. No que se segue, assume-se que sementes com a mesma taxonomia, por exemplo, pepino ou tomate, estejam presentes em cada tubo 3. O dispositivo de alimentação 1 desloca os cartuchos 2 para uma posição, na qual o dispositivo de braço de robô 4 seja capaz de se engatar com os tubos 3. O dispositivo de braço de robô 4, para essa finalidade, é dotado com um segundo membro de preensão 5, o qual é mostrado em mais detalhes na Figura 3. Esse membro é usado para retirar um tubo 3 de um cartucho 2 e esvaziar o conteúdo do tubo 3, isto é, as sementes, por sobre uma placa vibratória 6. Somente sementes com a mesma taxonomia estão, de preferência, presentes sobre a placa vibratória 6 durante a operação.

[0045] O membro de preensão 5 compreende um elemento de borracha ou outro tipo de elemento resiliente com um ou mais orifícios nele, que estão conectados ao conduto 30. O conduto 30 está conectado, aqui, a uma bomba de vácuo para gerar força de sucção, a qual é necessária para apanhar um tubo 3.

[0046] O dispositivo de braço de robô 4 compreende uma pluralidade de braços individualmente móveis 7, que estão conectados de maneira pivotal a uma parte de acoplamento 8. Um segundo membro de preensão 5 pode ser conectado, aqui, à parte de acoplamento 8.

[0047] O sistema da Figura 1 compreende adicionalmente um sistema de reconhecimento óptico 9, compreendendo uma ou mais câmeras ópticas 19, ver a Figura 2. Essa é ou essas são disposta(s) para gravar uma imagem da placa vibratória 6 e as sementes, que possam estar presentes sobre ela.

[0048] Antes que o processo de semeadura comece, o usuário carregou um programa de semeadura em uma memória (não mostrada) do sistema. Aqui abaixo, será feito uso de um programa de semeadura, que está relacionado à semeadura de duas espécies de sementes, isto é, sementes com diferentes taxonomias. O programa de semeadura compreende, neste exemplo, o número de sementes a serem semeadas por espécie, o padrão de semeadura e um perfil de semente.

[0049] Um padrão de semeadura indica em qual das posições de semeadura uma semente tem que ser semeada. Isso pode compreender uma indicação de posição absoluta, que possa ser processada pelo dispositivo de braço de robô 4. Nesse exemplo, o padrão de semeadura, contudo, compreende informações sobre a distância mútua mínima a ser empregada aqui. Essa distância mútua está relacionada à maneira de crescimento da semente ou da planta que se origine a partir dela. Algumas plantas já necessitam de muito espaço em um estágio inicial. O padrão de semeadura pode, portanto, compreender as informações de que as sementes não necessitem ser semeadas diretamente de maneira adjacente uma em relação às outras, mas que uma ou mais posições de semeadura vazias precisam sempre estar presentes entre elas.

[0050] Um perfil de semente se relaciona ao formato e/ou às dimensões de uma semente. Algumas sementes são arredondadas e planas, enquanto que outras são mais em forma de ovo. O perfil de semente compreende informações, com as quais o sistema de reconhecimento óptico pode decidir se uma semente repousa suficientemente isolada em relação a outras sementes e se a semente detectada corresponde à semente a ser semeada.

[0051] A Figura 4 mostra um exemplo de um perfil de semente. Nesse exemplo, o perfil de semente afirma que a semente a ser detectada tem que apresentar um perfil elíptico, sendo que um contorno detectado 10 da semente tem que se situar entre um contorno máximo 11 e um contorno mínimo 12, que estão declarados no perfil de semente. Esse exemplo se baseia na situação, em que o contorno detectado de uma semente é mais ou menos idêntico, independentemente de sua posição. No entanto, uma semente pode apresentar um formato tal que a semente possa repousar sobre a placa vibratória 6, de uma maneira estável, de diversas maneiras. O perfil de semente pode compreender contornos e/ou dimensões máximos e mínimos por posição estável. Nesse caso, uma semente pode, portanto, não somente ser reconhecida como tal, mas a posição, na qual a semente repousa sobre a placa vibratória 6, também pode ser determinada. Essas informações podem, então, ser usadas para controlar o dispositivo de braço de robô 4 de maneira ótima.

[0052] O sistema compreende uma unidade de controle (não mostrada) para controlar os diferentes componentes do sistema. Essa unidade pode, por exemplo, controlar o dispositivo de alimentação 1 para trazer um cartucho 2 em posição para o dispositivo de braço de robô 4. Esse último pode, então, ser controlado para retirar um tubo 3 do cartucho 2 com base no programa de semeadura. Os tubos 3 usualmente compreendem um identificador, tal como um código de barras, que identifica o conteúdo do tubo. O dispositivo de braço de robô 4 pode, agora, retirar um tubo 3 de um cartucho 2 e ter o identificador deste tubo lido por uma unidade de varredura configurada para esta finalidade. Essa unidade, de preferência, constitui parte do sistema de reconhecimento óptico 9. Depois de varredura do identificador, o sistema sabe quais sementes estão no tubo apanhado. Esses dados são comparados com o programa de semeadura. Se o programa de semeadura indicar que as sementes em questão têm que ser semeadas, o dispositivo de braço de robô 4 esvaziará o conteúdo do tubo por sobre a placa vibratória 6. De outra maneira, não está afastado que uma ordem determinada tenha que ser empregada durante a semeadura. Portanto, é possível que o dispositivo de braço de robô 4 coloque de volta o tubo e comece uma busca pelo tubo com as sementes que tenham que ser semeadas em primeiro lugar.

[0053] Depois que o conteúdo do tubo 3 tenha sido esvaziado por sobre a placa vibratória 6, a placa vibratória 6 começará a vibrar a fim de separar as sementes umas das outras. Essa é uma etapa necessária porque as sementes, de maneira geral, repousarão sobre ou diretamente de maneira adjacente uma das outras, depois do esvaziamento do tubo. Por um lado, isso torna impossível ou muito difícil verificar a taxonomia da semente, por outro lado, é impossível ou muito difícil apanhar as sementes a partir da placa vibratória 6, individualmente, usando o dispositivo de braço de robô 4.

[0054] A placa vibratória 6 pode ser concretizada como uma placa, que é conectada a três ou mais atuadores, cada um dos quais pode mover ou girar a placa em uma direção diferente. Tais placas vibratórias são conhecidas a partir da técnica anterior. Por combinação de movimentos dos atuadores, as sementes sobre a placa vibratória podem ser manipuladas de uma maneira dirigida.

[0055] Depois que a placa vibratória 6 tiver vibrado durante um curto tempo, este movimento é interrompido e o sistema de reconhecimento óptico 9 verificará se uma semente, com as dimensões e/ou posição desejadas, repousa sobre a placa vibratória 6 e se esta semente está suficientemente afastada e removida da outra semente mais próxima. O sistema de reconhecimento óptico 9 compreende, para essa finalidade, uma unidade de análise de imagem, que faz uso de técnicas de processamento de imagens em si conhecidas, para comparar um contorno detectado e um ou mais contornos de referência.

[0056] Se for determinado que uma semente desejada está presente, sobre a placa vibratória 6, em uma distância suficiente a partir de outras sementes, o sistema de reconhecimento óptico 9 fornecerá a saída de informações de posição para a unidade de controle e/ou ao dispositivo de braço de robô 4, de modo que este último possa apanhar a semente. O dispositivo de braço de robô 4, para essa finalidade, é dotado com um bocal de sucção 13, que está conectado à parte de acoplamento 8. O bocal de sucção 13 é formado por uma ou mais pequenas aberturas 14 na extremidade de um duto de ar em um corpo. Esse duto está conectado, via um conduto 31, a um sistema de ar. Esse sistema de ar, de preferência, compreende uma bomba de vácuo, para evacuar o duto, a fim de, portanto, sugar uma semente. Optando-se por aberturas que não sejam grandes demais, pode-se evitar que a semente entre no duto.

[0057] Depois que o dispositivo de braço de robô 4 tinha apanhado a semente, o dispositivo de braço de robô 4 move a parte de acoplamento 8 até um tubo cadente 15, que corresponda a uma posição de semeadura para a semente. O tubo cadente 15 é mostrado em mais detalhes na Figura 2. As extremidades inferiores dos tubos cadentes 15 estão mutuamente conectadas por um elemento de acoplamento 16. Esse está também disposto no lado superior, onde aberturas superiores 18, dos tubos cadentes 15, estão mutuamente conectadas por um elemento de acoplamento 17. O dispositivo de braço de robô 4 apanhará uma semente a partir da placa vibratória 6, durante a operação, usando o bocal de sucção 13, e a soltará em uma das aberturas 18.

[0058] As Figuras 1 e 2 mostram claramente que as extremidades externas dos tubos cadentes 15 estão dispostas em uma linha. Isso torna possível semear em um substrato de crescimento compreendendo uma pluralidade de posições de semeadura, tal como uma bandeja. Uma bandeja compreende, por exemplo, uma linha de 20 posições de semeadura em uma direção transversal em relação à direção do movimento da bandeja, direção de movimento esta indicada pela seta 17, na Figura 1, e 30 ou mais linhas na direção do movimento. As posições de semeadura estão, de preferência, posicionadas de um padrão regular, tal como em um padrão de tabuleiro de xadrez.

[0059] Para fins de simplicidade, a bandeja não é mostrada nas Figuras 1 e 2. Isso é suficiente, aqui, para indicar que o sistema compreende um sistema de guia de bandeja, que pode mover a bandeja na direção indicada pela seta 17, de maneira progressiva. A intenção, aqui, é que, durante a semeadura, uma linha de posições de semeadura está, de cada vez, alinhada em relação às extremidades externas dos tubos cadentes 15.

[0060] Quando o dispositivo de braço de robô 4 tiver carreado uma semente para um tubo cadente 15, a semente pode ser liberada. Isso pode ser conseguido pelo fato de que o sistema de ar ventila o duto do bocal de sucção 13 ou o dota com ar comprimido via o conduto 31. Por meio disso, a semente cairá, através do tubo cadente 15, e para a posição de semeadura no substrato de crescimento, disposto abaixo da extremidade externa do tubo cadente 15.

[0061] O sistema de reconhecimento óptico 9, então, determinará se existe outra semente que possa ser apanhada. Se esse não for o caso, a placa vibratória 6 pode ser controlada para realizar outro movimento de vibração. A semente subsequente é colocada na posição de semeadura subsequente da mesma linha, opcionalmente levando-se em consideração o pular posições de semeadura, se isto estiver prescrito pelo programa de semeadura.

[0062] O método acima é repetido até que todas as posições de semeadura em uma linha tenham sido completadas. A bandeja é, então, deslocada uma posição na direção do movimento, de modo que uma nova linha seja posicionada abaixo dos tubos cadentes 15. A colocação de sementes é, então, restaurada até que nenhuma semente mais esteja presente sobre a placa vibratória 6 ou até que nenhuma semente mais possa ser suficientemente separada, por exemplo, porque as sementes tenham se aglomerado em conjunto, ou até que não haja mais sementes correspondendo ao perfil de semeadura, ou até que o número desejado de sementes tenha sido semeado.

[0063] É possível, para o programa de semeadura, indicar que 100 sementes tenham que ser semeadas, embora houvesse somente 50 sementes em um tubo 3. Em um tal caso, o restante das sementes terá que ser retirado de outro tubo 3 a partir do cartucho 2. Uma mensagem de erro pode ser gerada, se um tal tubo não estiver presente.

[0064] O dispositivo de braço de robô 4 compreende um mecanismo de correção de erros para apanhar e soltar as sementes. Um erro pode ser detectado pelo fato de que o sistema de reconhecimento óptico 9 detecta diferença insuficiente entre uma imagem da placa vibratória 6 com as sementes presentes sobre ela, antes e depois que uma semente seja apanhada. O erro pode apresentar diferentes causas. Uma primeira possibilidade é que a semente simplesmente não foi apanhada porque o bocal de sucção 13 não chegou perto o bastante. Isso pode ser solucionado tendo-se que mover o dispositivo de braço de robô 4 em direção à mesma semente, mas sendo que o bocal de sução 13 é movido mais próximo da placa vibratória 6.

[0065] Outra causa de erro é que uma semente esteja entalada na abertura 14. O dispositivo de braço de robô 4, nesse caso, não pode semear a semente e não pode apanhar uma semente subsequente. Em uma modalidade, o dispositivo de braço de robô 4 é dotado com um pino móvel no duto. Movendo-se esse pino para baixo e opcionalmente inserindo-o através da abertura 14, a semente entalada pode ser empurrada para fora. O pino pode ser concretizado, aqui, como parte de ou o pino pode ser conectado a uma haste de pistão de um cilindro de ar, que seja atuado por ar comprimido, via o conduto 32. Por suprimento de ar comprimido a esse conduto, o pino mover-se-á para baixo e, de preferência, se projetará para fora a partir da abertura, de modo que qualquer entupimento, tal como uma semente entalada, seja removido. É possível, para a haste de pistão ou o pino estar sob tensão de mola, de modo que o pino automaticamente dispare de volta quando o ar comprimido deixar de atuar.

[0066] É também possível determinar se uma semente está entalada por meio de medições de pressão no duto. Isso é porque a pressão no duto deve diminuir depois da queda pretendida da semente. Se esse não for o caso, há uma grande chance de que uma semente esteja entalada.

[0067] Os mecanismos de correção mencionados acima podem ser combinados. Se a comparação de imagens, por exemplo, indicar que a diferença entre as imagens, de antes e depois que uma semente tenha sido apanhada, for pequena demais, o pino pode ser movido e a mesma semente pode ser apanhada uma vez mais com um ajuste de profundidade diferente do dispositivo de braço de robô 4.

[0068] Depois que o número de sementes desejado, com uma taxonomia desejada, tenha sido posicionado, o sistema continuará semeando sementes com a taxonomia subsequente. O método descrito acima é empregado aqui, sendo que observa-se que as sementes subsequentes, de maneira geral, provêm de um tubo diferente. Essas sementes são opcionalmente colocadas em uma linha diferente do que as sementes anteriores. No entanto, não é impossível para as sementes serem colocadas na mesma linha, uma vez mais, de preferência, levando-se em consideração a distância mútua desejada entre as sementes.

[0069] Quando todos os tubos 4, a partir de um cartucho 2, tiverem sido processados, o dispositivo de alimentação 1 pode guiar um cartucho 2 subsequente para posição, por exemplo, empurrando. O sistema continuará semeando de acordo com o programa de semeadura. Portanto, é possível usar sementes provenientes de uma pluralidade de tubos 3, a partir de uma pluralidade de cartuchos 2, dentro de um programa de semeadura. Um programa de semeadura também pode compreender informações com respeito a quais sementes, com diferentes taxonomias, podem ser combinadas no mesmo substrato de crescimento.

[0070] O sistema pode compreender um dispositivo que adicione determinados nutrientes, água ou substâncias biologicamente ativas, tais como pesticidas, às sementes semeadas. Esse dispositivo é, de preferência, colocado à jusante da semeadura. Dentro do contexto da presente invenção, é possível, para a unidade de controle, controlar um tal dispositivo, de maneira tal que a adição de substâncias ocorra de maneira específica para cada semente, para cada bandeja ou para cada diferente taxonomia.

[0071] O método é interrompido depois que todas as sementes declaradas no programa de semeadura tenham sido semeadas. O sistema pode compreender um sistema de guia de bandeja (não mostrado), no qual uma pluralidade de bandejas possa ser armazenada e possa ser trazida ao alinhamento com os tubos cadentes 15 um por um. Em uma modalidade, as bandejas são colocadas unidas em conjunto sobre uma guia, por meio disto é criado um substrato de crescimento substancialmente alongado. Uma unidade de aplicação de identificador, de preferência, dispõe um identificador diferente em cada bandeja. Isso permite que o sistema rastreie qual bandeja está dotada com quais sementes.

[0072] Os substratos de crescimento podem compreender um meio de armazenamento, tal como um chip RFID com memória. Informações com respeito às sementes semeadas sobre o substrato de crescimento podem ser armazenadas nesse meio de armazenamento pelo sistema. Informações sobre as substâncias, que possam ter sido adicionadas antes, durante ou depois da semeadura, também podem ser armazenadas nessa memória.

[0073] Será evidente para o técnico no assunto, que diferentes modificações podem ser feitas na modalidade descrita acima sem se desviar do escopo de proteção definido pelas seguintes reivindicações.

Claims (15)

1. Sistema para semeadura de uma pluralidade de sementes, compreendendo:um dispositivo de separação (6) para separar uma única semente em relação a um restante da pluralidade de sementes;um sistema de reconhecimento óptico (9) para reconhecer a semente separada;um dispositivo de braço de robô (4) para apanhar a semente separada e para semear a semente apanhada;uma unidade de controle para controlar o dispositivo de separação (6), o sistema de reconhecimento óptico (9) e o dispositivo de braço de robô (4);um dispositivo de alimentação (1) para alimentar as sementes a um recipiente (2);caracterizado por a unidade de controle ser configurada para controlar o dispositivo de braço de robô (4) para se engatar ao recipiente e para carrear as sementes para fora do recipiente (2) e para o dispositivo de separação (6).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que todas as sementes da pluralidade de sementes mencionada apresentam a mesma taxonomia, e, mais particularmente, todas as sementes da pluralidade mencionada pertencem a mesma família, gênero, espécie, subespécie, variedade, progenia de um cruzamento ou grupos de cruzamentos de plantas, ou a mesma população de plantas.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma memória configurada para armazenar um perfil de semente, sendo que o perfil de semente descreve características com respeito às dimensões e/ou ao formato da semente para separação.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação3, caracterizado pelo fato de que o sistema de reconhecimento óptico (9) compreende:uma câmera (19) para gravar uma imagem da pluralidade de sementes;uma unidade de análise de imagem para analisar a imagem gravada, sendo que a unidade de análise de imagem está configurada para identificar a semente separada com base no perfil de semente;uma unidade de saída para emissão de informações de posição sobre a semente identificada para o dispositivo de braço de robô (4);em que a unidade de análise de imagem é configurada preferencialmente para detectar um contorno (10) na imagem gravada e para designar o contorno (10) a uma semente se as dimensões e/ou o formato do contorno detectado (10) corresponderem ao perfil de semente;em que o sistema está configurado adicionalmente preferencialmente para somente apanhar a semente detectada se a distância entre o contorno detectado (10) e um contorno adjacente (10) for maior do que uma distância pré-determinada; eem que a unidade de controle é configurada preferencialmente para controlar o dispositivo de separação (6) para uma vez mais separar as sementes se o sistema de reconhecimento ótico (9) detectou pelo menos um contorno (10), mas sendo que nenhuma semente foi reconhecida com base no perfil de semente.

5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de separação (6) compreende uma placa vibratória (6).

6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de braço de robô (4) compreende um braço de robô, que está dotado, em uma extremidade, com um bocal de sucção (13).

7. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que está configurado para comparar uma imagem gravada de antes e depois do dispositivo de braço de robô (4) apanhar a semente separada, sendo que a unidade de controle é configurada para controlar o dispositivo de braço de robô (4) uma vez mais para apanhar a semente separada, se houver diferença insuficiente entre as imagens comparadas.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que um ajuste de profundidade, correspondendo à distância a uma base, sobre a qual a semente separada repouse, é ajustado para o apanhar repetido da semente separada.

9. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de braço de robô (4) compreende um primeiro dispositivo (13) para apanhar a semente separada, e um segundo dispositivo (5) para se engatar ao recipiente (2).

10. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a memória é configurada para armazenar um programa de semeadura compreendendo uma correlação entre informações com respeito à taxonomia das sementes e a um padrão de semeadura para a semeadura;em que o programa de semeadura compreende adicionalmente preferencialmente o número de sementes a serem semeadas por taxonomia, e sendo que, se este número tiver sido semeado e ainda restarem sementes, a unidade de controle será configurada para controlar o dispositivo de separação (6) para descarregar as sementes restantes;em que a unidade de controle é configurada adicionalmente preferencialmente para rastrear as posições de semeadura, nas quais uma semente, com uma determinada taxonomia, tenha sido semeada e/ou de que o programa de semeadura compreende informações sobre as posições de semeadura, nas quais uma semente, com uma determinada taxonomia, tenha que ser semeada; eem que a unidade de controle é configurada adicionalmente preferencialmente para adicionar informações sobre as posições de semeadura, nas quais uma semente, com uma determinada taxonomia, tenha sido semeada, ao programa de semeadura.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as sementes são semeadas sobre um substrato de crescimento com uma pluralidade de posições de semeadura, tal como uma bandeja, sendo que o substrato de crescimento é, de preferência, dotado com um identificador;o sistema compreende adicionalmente preferencialmente uma unidade de movimentação de substrato para mover o substrato de crescimento de maneira progressiva, sendo que o substrato de crescimento compreende uma linha de posições de semeadura de maneira transversal a uma direção (17) de movimento do substrato de crescimento, sendo que a unidade controle é configurada para controlar o dispositivo de braço de robô (4) para semear uma semente de cada vez em uma posição de semeadura de uma linha, e, quando a semeadura na linha tenha sido completada, para controlar a unidade de movimentação de substrato para trazer uma linha subsequente de posições de semeadura em posição;o sistema compreende adicionalmente preferencialmente uma pluralidade de tubos cadentes (15), os quais estão dispostos de maneira tal que cada abertura inferior de cada tubo cadente (15) possa estar alinhada, durante a operação, com uma posição de semeadura respectiva associada com a mesma linha; eem que o sistema compreende adicionalmente preferencialmente uma unidade de aplicação de identificador para dispor o identificador sobre o substrato de crescimento.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o substrato de crescimento compreende um meio de armazenamento, sendo que a unidade de controle é configurada para armazenar informações com respeito às posições de semeadura, nas quais uma semente, com uma determinada taxonomia, tenha sido semeada, no meio de armazenamento.

13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10-12, caracterizado pelo fato de que o programa de semeadura compreende a mencionada correlação para sementes com taxonomias diferentes.

14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10-13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo para suprimento às sementes semeadas de uma ou mais substâncias escolhidas a partir do grupo consistindo em água, agentes de promoção de germinação, agentes de promoção de crescimento e pesticidas; eem que o programa de semeadura compreende preferencialmente informações de substâncias por semente ou por taxonomia, com respeito a qual das substâncias tem que ser fornecida, e sendo que a unidade de controle é configurada para controlar o dispositivo para suprimento destas substâncias sujeito às informações de substâncias.

15. Método para semeadura de sementes, caracterizado por compreender:a alimentação de uma pluralidade de sementes a um recipiente (2); o controle de um dispositivo de braço de robô (4) para se engatar ao recipiente (2) e para carrear as sementes para fora do recipiente (2) e para um dispositivo de separação (6);a separação de uma única semente em relação a um restante da pluralidade de sementes usando o dispositivo de separação (6);o reconhecimento, de maneira óptica, da semente separada com um sistema de reconhecimento óptico (9); eo apanhar da semente separada com o dispositivo de braço de robô (4) e a semeadura da semente apanhada com o dispositivo de braço de robô (4).

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