BR112019003030B1

BR112019003030B1 - Sistema agrícola robótico, e, método para um sistema agrícola robótico

Info

Publication number: BR112019003030B1
Application number: BR112019003030-1A
Authority: BR
Inventors: David Curtis Crinklaw; Chase Schapansky; Richard Vaccari; Jeremy Bischel; Ryan Johnson
Original assignee: Crinklaw Farm Services
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2022-08-30
Also published as: AU2021282493A1; BR112019003030A2; CA3023288A1; AU2017320593A1; ES2958557T3; US11140889B2; US11957122B2; EP3503703B1; EP3503703A4; EP3503703A1; CL2019000527A1; CN109982557B; CN109982557A; EP3503703B8; EP3503703C0; ZA201807403B; WO2018044376A1; MX2019001857A; AU2017320593B2; US20190090472A1

Abstract

Um sistema robótico de pulverização de pomares com veículos autônomos de distribuição (ADV), cada um distribuindo de modo autônomo uma quantidade de uma solução pré-misturada sobre um trajeto não sobreposto verificado por um sensor de visão dianteira, vídeo ou ambos. Um centro de controle móvel, configurado para informar de modo sem fio ao veículo autônomo de distribuição o trajeto dentro das áreas e para confirmar que o veículo autônomo de distribuição está seguindo o trajeto dentro da área. Um veículo mapeador gera o trajeto dentro da área, o veículo mapeador sendo configurado para comunicar informações sobre o trajeto e a área para o centro de comando. O veículo mapeador detecta o trajeto com um sensor LiDAR de visão dianteira, e sensoreia a área com um sensor GPS. Um caminhão-tanque tem um reservatório de solução pré-misturada para reabastecer um tanque do ADV. Os ADVs e o centro de controle se comunicam por meio de uma rede de rádio, que pode ser uma rede em malha, uma rede celular ou ambas.

Description

FUNDAMENTOS 1. Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a equipamento agrícola, em geral, e equipamento de pulverização agrícola robótico, em particular.

2. Fundamentos da Tecnologia

[002] Equipamentos agrícolas modernos podem ser perigosos e trabalhosos para operar. Por exemplo, os atuais dispositivos de pulverização de pomares têm anexos expostos e peças móveis expostas que produzem um aerossol de produtos químicos perigosos para consumo humano. Esse é particularmente o caso quando pesticidas e fungicidas são pulverizados nas árvores do pomar. Os operadores do equipamento devem usar respiradores e óculos de proteção para espaços confinados para evitar o contato acidental com o agente pulverizado.

[003] Adicionalmente, os dispositivos de pulverização de pomares atuais podem ser desajeitados e difíceis de operar em um ambiente de uma densa copa das árvores, onde os galhos das árvores são baixos e o espaço entre as árvores é assim limitado. Equipamentos típicos entram em contato com os galhos baixos e podem causar danos às árvores. Além disso, o operador deve ser confinado em uma cabine protetora para evitar ser furado e golpeado por uma copa baixa da árvore. Além disso, a operação de equipamentos agrícolas modernos pode ser um assunto lento e tedioso. Os operadores devem parar periodicamente para remover seus equipamentos de proteção, para descansar, se hidratar e se alimentar, além de paradas para descanso. Como resultado, a operação do equipamento progride em intervalos irregulares, continuamente limitada pelo esgotamento e lesões, restrições governamentais e necessidades humanas básicas. O que é necessário é um sistema agrícola robótico automatizado que elimine a necessidade dos operadores humanos que estão em risco operando um equipamento existente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] As modalidades proveem um sistema agrícola robótico, com veículos autônomos de distribuição, cada um configurado para realizar de modo autônomo uma respectiva tarefa agrícola predeterminada sobre os respectivos trajetos não sobrepostos predefinidos dentro das respectivas áreas não sobrepostas predefinidas. Os respectivos trajetos não sobrepostos predefinidos são verificados por um respectivo sensor de visão dianteira do veículo autônomo de distribuição ou uma respectiva alimentação de vídeo do veículo autônomo de distribuição ou ambos, e a respectiva área não sobreposta predefinida sendo verificada por um respectivo sensor de geolocalização do veículo autônomo de distribuição. As modalidades do sistema agrícola robótico também incluem um centro de controle, configurado para informar de modo sem fio aos veículos autônomos de distribuição os respectivos trajetos não sobrepostos predefinidos e as respectivas áreas não sobrepostas predefinidas, bem como prover comandos operacionais. O centro de controle pode ser um centro de controle estacionário ou um centro de controle móvel.

[005] Modalidades adicionais incluem um veículo mapeador configurado para identificar trajetos não sobrepostos predefinidos nas respectivas áreas não sobrepostas predefinidas. O veículo mapeador é configurado para comunicar informações sobre os respectivos trajetos não sobrepostos predefinidos e as respectivas áreas não sobrepostas predefinidas ao centro de controle. Modalidades de um veículo autônomo de distribuição incluem um chassi do veículo com uma frente e uma traseira, em que o chassi do veículo frontal tem um perfil frontal inclinado para cima; motores hidráulicos afixados ao chassi do veículo, em que os motores hidráulicos motivam o veículo autônomo de distribuição em uma direção selecionada; uma bomba hidráulica afixada ao chassi do veículo e acoplada fluidicamente para acionar os motores hidráulicos; um motor de motivo acoplado mecanicamente à, e configurado para acionar, bomba hidráulica, e afixado ao chassi do veículo; um atuador de implemento, afixado à traseira do chassi do veículo, e acoplado ao motor de motivo; e um implemento, acoplado ao atuador de implemento e configurado para realizar uma tarefa agrícola predeterminada.

[006] Modalidades do veículo autônomo de distribuição também incluem uma respectiva unidade de controle do veículo (VCU) acoplada a um respectivo sensor LiDAR de visão dianteira do veículo autônomo de distribuição (ADV) e um sensor GPS do ADV, o respectivo VCU gerando um comando de veículo com base no respectivo sensor LiDAR de visão dianteira do ADV que sensoreia o trajeto não sobreposto predefinido e um respectivo sensor GPS do ADV que sensoreia uma área não sobreposta predefinida contendo o trajeto não sobreposto predefinido, o comando do veículo incluindo pelo menos um de um comando de direção, um comando de propulsão, um comando de controle de aceleração, um comando de embreagem, um comando de freio de mão, um comando de tarefa agrícola predeterminada, ou um comando de controle de pressão, o respectivo veículo autônomo de distribuição respondendo a pelo menos um comando de veículo. Em outras modalidades, a respectiva unidade de controle do veículo recebe pelo menos uma entrada sensoreada de pelo menos um de um sensor de direção, um sensor de velocidade, um sensor de pressão da embreagem e um sensor do atuador de implemento. O comando do veículo inclui pelo menos um de um comando de direção, um comando de propulsão, um comando de controle de aceleração, um comando de embreagem, um comando de freio de mão, um comando de tarefa agrícola predeterminada ou um comando de controle de pressão, a unidade de controle de veículo emitindo um comando de veículo em resposta a pelo menos uma entrada sensoreada e o respectivo veículo autônomo de distribuição respondendo ao comando do veículo. Outras modalidades dos respectivos veículos autônomos de distribuição incluem um chassi de veículo com uma frente e uma traseira, em que o chassi do veículo frontal tem um perfil frontal inclinado para cima; um motor de motivo afixado ao chassi do veículo; um sistema hidráulico, com motores hidráulicos afixados ao chassi do veículo, em que os motores hidráulicos motivam o veículo autônomo de distribuição em uma direção selecionada para frente e para trás, um aparelho de direção hidráulica que motiva o veículo autônomo de distribuição em uma direção selecionada direita- esquerda, e uma bomba hidráulica afixada ao chassi do veículo, acoplada fluidicamente para acionar os motores hidráulicos e o aparelho de direção hidráulica, e mecanicamente acoplada ao motor de motivo, e uma ventoinha de dispersão, afixada à traseira do chassi do veículo e acoplada ao motor de motivo. O respectivo veículo inclui também um atuador de implemento afixado ao chassi e acoplado ao motor de motivo, e um implemento acoplado ao atuador de implemento, e configurado para realizar uma tarefa agrícola predeterminada.

[007] Modalidades do veículo autônomo de distribuição podem incluir um sistema de prevenção de colisão incluindo software de comando e controle que faz com que os respectivos trajetos predefinidos não se sobreponham e que as respectivas áreas predefinidas não se sobreponham. Modalidades do veículo autônomo de distribuição podem incluir também um sistema de mitigação de colisão incluindo software de sistema de comando e controle que faz com que dois veículos autônomos de distribuição adjacentes se aproximem um do outro sem colisão. Modalidades do respectivo veículo autônomo de distribuição podem incluir também um controle remoto, independente do respectivo chassi do veículo autônomo de distribuição (ADV), o controle remoto acoplável de modo sem fio e selecionável ao respectivo ADV, o controle remoto sendo configurado para sobrepor a ação autônoma e operar pelo menos uma função de direção, uma função de propulsão, uma função de embreagem, uma função de pressão, uma função de tarefa agrícola predeterminada, ou uma função de parada de emergência.

[008] Modalidades do sistema agrícola robótico podem incluir um centro de controle móvel, configurado para informar de modo sem fio aos respectivos veículos autônomos de distribuição os respectivos trajetos não sobrepostos predefinidos dentro das respectivas áreas não sobrepostas predefinidas e para confirmar que os veículos autônomos de distribuição estão seguindo o respectivo trajeto não sobreposto predefinido dentro da respectiva área não sobreposta predefinida; um veículo mapeador, o veículo mapeador gerando os respectivos trajetos não sobrepostos predefinidos dentro das respectivas áreas não sobrepostas predefinidas; e o veículo mapeador configurado para comunicar informações sobre os respectivos trajetos não sobrepostos predefinidos e as áreas não sobrepostas predefinidas para o centro de controle móvel, em que o veículo mapeador sensoreia os respectivos trajetos não sobrepostos predefinidos com um sensor LiDAR de visão dianteira do veículo mapeador, e sensoreia as respectivas áreas não sobrepostas predefinidas com um sensor GPS do veículo mapeador; e um caminhão-tanque com um reservatório de, por exemplo, solução pré- misturada para reabastecer os respectivos tanques de solução pré-misturada dos respectivos veículos autônomos de distribuição.

[009] As modalidades também proveem uma rede de comando e controle para um sistema agrícola robótico, com uma rede de rádio que acopla pelo menos um veículo autônomo de distribuição a um centro de controle; e uma rede de vídeo que acopla pelo menos um veículo autônomo de distribuição ao centro de controle. A rede de rádio é uma rede de protocolo da Internet e a rede de vídeo é uma rede de protocolo da Internet. Em algumas modalidades da rede de comando e controle, a rede de rádio é uma rede em malha que integra a rede de vídeo e transmite uma alimentação de vídeo da rede de vídeo e sinais de rádio para o centro de controle. Em outras modalidades da rede de comando e controle, a rede de rádio é uma rede em malha separada da rede de vídeo. Em ainda outras modalidades da rede de comando e controle, a rede de rádio é uma rede celular.

[0010] As modalidades proveem um método para um sistema agrícola robótico, incluindo determinar de modo autônomo um trajeto dianteiro não sobreposto; seguir de modo autônomo o trajeto dianteiro não sobreposto; e ao seguir de modo autônomo o trajeto dianteiro não sobreposto, realizar de modo autônomo uma tarefa agrícola predeterminada no trajeto dianteiro não sobreposto. Além disso, as modalidades podem incluir baixar para o veículo autônomo de distribuição um trajeto dianteiro não sobreposto predeterminado; comparar um trajeto dianteiro atual ao trajeto dianteiro não sobreposto pré- identificado baixado; e corrigir de modo autônomo um título correspondendo a um trajeto dianteiro não sobreposto baixado, usando um sensor de visão dianteira no veículo autônomo de distribuição.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0011] As modalidades da presente invenção descritas aqui são ilustradas a título de exemplo, e não são limitadas pelas figuras anexas, em que referências similares indicam elementos similares, e em que: a FIG. 1 é uma ilustração de um sistema de pulverização agrícola robótico exemplificativo, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 2 é uma vista geral de plano superior de um sistema autônomo de distribuição (ADV) do sistema na FIG. 1, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 3 é um diagrama de blocos de um sistema de controle para um ADV, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 4 é uma ilustração de uma interface de controle remoto para um ADV, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 5 é um diagrama de blocos de um sistema de posicionamento de ADV, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 6 é um diagrama de blocos para um sistema hidráulico de ADV, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 7 é um diagrama de blocos de um sistema de aerossolizador aquoso de ADV, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 8 é um diagrama de blocos do sistema de controle de teleoperação de ADV, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 9 é um diagrama de blocos de uma estrutura de barramento de controle de ADV, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 10 é uma ilustração de uma vista externa de um centro de controle móvel da FIG. 1, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 11 é uma ilustração de uma vista interna do centro de controle móvel, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 12 é um diagrama de blocos de um sistema de comunicação e posicionamento para o centro de controle móvel, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 13 é uma ilustração de um veículo mapeador da FIG. 1, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 14 é uma ilustração de um sistema de posicionamento do veículo mapeador, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 15 é uma ilustração de um caminhão-tanque da FIG. 1, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 16 é um diagrama de blocos de um repetidor de rádio do caminhão-tanque, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 17 é um diagrama de blocos de um sistema de mistura automatizado do caminhão-tanque, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 18 é uma ilustração do sistema na FIG. 1, implementado em um pomar, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 19 A é uma ilustração de um perfil lateral direito do ADV, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 19B é uma ilustração de um perfil lateral esquerdo do ADV, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 19C é uma ilustração de um perfil frontal do ADV, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 19D é uma ilustração de um perfil traseiro do ADV, de acordo com os ensinamentos da presente invenção; a FIG. 19E é uma ilustração de um perfil em perspectiva frontal esquerdo do ADV, de acordo com os ensinamentos da presente invenção;e a FIG. 19F é uma ilustração de um perfil em perspectiva traseiro direito do ADV, de acordo com os ensinamentos da presente invenção.

[0012] As modalidades da invenção e as várias características e detalhes vantajosos da mesma são explicados mais completamente com referência às modalidades e exemplos não limitativos que são descritos e/ou ilustrados nos desenhos anexos e detalhados na descrição seguinte. Deve notar-se que as características ilustradas nos desenhos não são necessariamente desenhadas em escala, e as características de uma modalidade podem ser utilizadas com outras modalidades, como o versado na técnica reconheceria, mesmo que não explicitamente declarado.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES

[0013] As modalidades aqui descritas são descritas dentro do contexto não limitativo de um pomar de árvores, embora outras modalidades incluindo, sem limitação, um contexto de viticultura ou um contexto de cultura, sejam possíveis, mutatis mutandi. As culturas podem ser perenes ou anuais, ou ambas. Além disso, embora a pulverização agrícola seja explicada em detalhes, todas as outras finalidades agrícolas são possíveis, particularmente aquelas implementações adequadas para atuação mecânica ou hidráulica, incluindo adubação, plantio, aração, lavra ou espalhamento. Em geral, um pulverizador robótico autônomo é um tipo de veículo autônomo de distribuição que é configurado para realizar de modo autônomo uma respectiva tarefa agrícola predeterminada. Uma frota de veículos autônomos de distribuição pode ser usada para realizar uma ou mais respectivas tarefas agrícolas predeterminadas de cada vez em um pomar, um vinhedo ou um campo de culturas, incluindo culturas perenes.

[0014] Continuando com o exemplo de pulverização, um pulverizador de veículo autônomo de distribuição pode permitir que um único usuário controle vários pulverizadores de veículo autônomo de distribuição, já que os veículos trabalham em um pomar, um vinhedo ou uma cultura com eficiência substancial. O controle de um ou de vários pulverizadores, ou de um ou mais veículos autônomos de distribuição, pode ser efetuado no contexto de um sistema agrícola autônomo e através de uma rede de veículos cooperativos, uma rede de comunicações, que coordena os veículos. Os veículos autônomos de distribuição seguem mapas e trajetos controlados por software dentro dos mapas, para realizar tarefas agrícolas predeterminadas direcionadas para o cultivo eficiente, sem limitação, de culturas perenes. Certas modalidades de dispositivos, componentes e métodos podem ser configuradas para operar dentro de uma ou mais partes da norma internacional ISO 25119 — Tratores e máquinas para agricultura e silvicultura — Partes relacionadas à segurança de sistemas de controle. (Referência ISO 25119:2010(E)). Além disso, as modalidades aqui descritas podem ser compatíveis com a norma de projeto ISO/DIS 18497 — Máquinas e tratores agrícolas — Segurança de máquinas altamente automatizadas. (Referência ISO/DIS 18497:2015). Os documentos anteriores são aqui incorporados por referência nas suas respectivas totalidades.

[0015] Na FIG. 1, o sistema agrícola autônomo global 100 é ilustrado.

[0016] O sistema 100 inclui veículo autônomo de distribuição (ADV) 110, centro de controle móvel 120, veículo mapeador 130 e caminhão-tanque 140. O caminhão-tanque 140 é provido para apoiar as operações de pulverização, mas não é necessário. O ADV 110 pode ser uma parte autônoma do sistema 100, que, como exemplo não limitativo, aplica produtos químicos, tais como fertilizantes, pesticidas e fungicidas, a culturas agrícolas, tais como em pomares, em vinhedos ou em culturas em fileiras. O ADV 110 usa equipamentos eletrônicos de precisão para controlar a taxa e a pressão de produtos químicos aplicados e a velocidade, direção e localização do ADV 110. O ADV 110 é capaz de operar em modo autônomo ou em modo remoto. Em um modo autônomo, o sistema 100 pode ter um ou mais ADVs 110 sendo supervisionados e controlados pelo centro de controle móvel 120, e provendo serviços para pelo menos uma respectiva parcela predeterminada de terra, por exemplo, um pomar, um vinhedo ou uma cultura em fileira, ou uma porção de um pomar, um vinhedo ou uma cultura em fileira. O ADV 110 é configurado para comunicar-se com o centro de controle móvel 120 nos modos autônomo e remoto. Em um modo autônomo, o ADV 110 opera sem entrada direta por um usuário humano; no modo remoto, o ADV 110 opera remotamente a partir de um bloco de controle operado manualmente (não mostrado - ver FIG. 4). O ADV 110 pode ser equipado com equipamentos de sistema global de navegação por satélite (GNSS) de alta precisão, como o RTK-DGPS. O ADV 110 pode incluir sensor de visão dianteira, como o LiDAR, para identificar a presença e a aderência a um trajeto dianteiro e para identificar obstáculos no trajeto dianteiro. O LiDAR de visão dianteira é útil, por exemplo, para encontrar troncos de árvores e determinar um trajeto central através dos troncos de árvores.

[0017] O equipamento de GNSS no ADV 110 pode incluir GPS dianteiro e traseiro equipado para trabalhar com redes cinemáticas em tempo real (RTK) multiconstelação, proporcionando posicionamento horizontal e vertical com precisão centimétrica. O GPS pode ser aumentado com uma unidade de navegação inercial. O ADV 110 também pode ser equipado com câmeras de vídeo de alta definição dianteira e traseira para oferecer visualização em tempo real do campo de operação. Todos os dados recebidos e enviados pelo ADV 110 para o centro de controle móvel 120 podem ser transmitidos por rádio de pacote a 900 MHz, 2,4 GHz ou 5,8 GHz, dependendo das condições meteorológicas, densidade da copa de vegetação e outras condições. Um versado na técnica perceberia que outras frequências de rádio poderiam ser usadas. Em um modo remoto, o ADV 110 pode ser operado para prover serviços através de um bloco de controle remoto com interruptores e um manche, em vez de usar o centro de controle móvel 120. O ADV 110 pode soar um alarme audível antes de se mover.

[0018] O centro de controle móvel 120 pode ser uma van de comunicações com uma antena telescópica de mastro pneumático de 60 pés, similar às vans de notícias familiares. O centro de controle móvel 120 pode conter vários computadores, múltiplas telas de exibição e software de comando e controle. Um operador pode ser alojado no centro de controle móvel 120 para supervisionar toda uma operação, o que pode incluir múltiplos ADVs 110 espalhados por uma grande área. O centro de controle móvel 120 informa um ADV 110 do trajeto predefinido que deve tomar em uma área predefinida. O centro de controle móvel 120 pode ter um gerador elétrico a bordo e um compressor de ar instalado no seu chassi com uma série de saídas elétricas posicionadas dentro e fora do centro de controle móvel 120. Ar condicionado e aquecimento também podem ser providos. Na extremidade distal do mastro há conexões, montagens, câmeras e antenas para suportar alimentações de áudio e vídeo, bem como alimentação de dados sem fio.

[0019] Além disso, verificou-se que os lotes mapeados da parcela predeterminada de terra podem ser benéficos. Áreas de pomar anteriormente não mapeadas podem ser identificadas com um mapa criado para uso durante a pulverização. Consequentemente, em certas modalidades, o veículo mapeador 130 pode identificar configurações de lote com GPS dianteiro e traseiro equipado para trabalhar com redes cinemáticas em tempo real (RTK) multiconstelação, similares a ADV 110. Os dados do GPS podem ser usados para identificar uma área predefinida. Além disso, o veículo mapeador 130 pode usar o LiDAR de visão dianteira para identificar, por exemplo, posições de troncos de árvores, um trajeto entre os troncos de árvores e quaisquer obstáculos potenciais dentro da área a ser mapeada. Dados de LiDAR de visão dianteira podem ser usados para identificar um trajeto predefinido, embora outros sensores de visão dianteira possam ser usados para identificar o trajeto predefinido, incluindo, sem limitação, infravermelho, RADAR e sistemas de formação de imagens de vídeo. Tipicamente, o veículo mapeador 130 conduz um trajeto através do pomar, que é substancialmente similar ao trajeto a ser tomado pelo ADV 110 durante a operação, e continua a mapear até que uma área predefinida, por exemplo, um pomar inteiro ou parte de um pomar, seja mapeada. Um “mapa” pode incluir dados de GPS e LiDAR dos trajetos predefinidos e áreas predefinidas. O veículo mapeador 130 pode coletar informações de GPS e LiDAR e pode transmitir essas informações por rádio, nas bandas de rádio de 900 MHz, 2,4 GHz ou 5,8 GHz, de volta ao centro de controle móvel 120 para armazenamento e uso posterior pelo ADV 110.

[0020] Em algumas modalidades, o caminhão-tanque 140 pode ser posicionado em uma área designada (área de manobra) de tamanho suficiente na parcela predeterminada de terra, de modo que seja conveniente reabastecer o ADV 110 com combustível, fluido hidráulico ou solução pré-misturada para pulverização. Tipicamente, o caminhão-tanque 140 pode transportar cerca de 2400 galões, embora outros tamanhos de tanque possam ser usados. O caminhão-tanque 140 também pode ser equipado com um repetidor de rádio, para ajudar a enviar sinais de controle para, e a monitorar sinais sensoreados a partir do ADV 110 no campo. O repetidor de rádio também opera em um de 900 MHz, 2,4 GHz ou 5,4 GHz, embora outras frequências possam ser usadas. Tipicamente, o caminhão-tanque 140 é posicionado em uma porção da área de tanque, que é uma porção de terra próxima a um corredor no pomar em que ocorre a pulverização. Essa porção de terra mudará à medida que o ADV 110 se mover em todo o pomar, vinhedo ou campo aberto. O caminhão- tanque 140 pode recarregar o ADV 110 quando são necessárias soluções de pulverização adicionais. Em modalidades selecionadas, o caminhão-tanque 140 também pode reabastecer o fluido hidráulico ou combustível. Uma área de tanque pode ser uma região onde o ADV 110 é transferido do modo remoto para o modo autônomo e vice-versa, ou, por exemplo, em uma área entre fileiras de árvores. O ADV 110, o centro de controle móvel 120, o dispositivo mapeador 130 e o caminhão-tanque 140 podem ser representativos de dispositivos semelhantes ao longo da descrição, a menos que a descrição particular ilustre uma modalidade particular do dispositivo.

[0021] Voltando à FIG. 2, é mostrada uma vista de plano superior de ADV 200, de acordo com as presentes modalidades. O ADV 200 pode ser uma modalidade como o ADV 110 na FIG. 1. O ADV 200 será descrito em termos gerais na FIG. 2 e descrito com particularidade em relação às FIGURAS seguintes. O ADV 200 pode ser configurado como um veículo pulverizador agrícola, embora outras configurações sejam possíveis. Em particular, uma modalidade de ADV 200 pode ser configurada para ser um veículo autônomo de pulverização de pomares. Outra modalidade do ADV 200 pode ser configurada como um veículo autônomo de pulverização de vinhedos. Em conformidade, o ADV 200 é acionado em quatro pneus pesados 202a-d, que são motivados por quatro respectivos motores hidráulicos 204a-d. Os pneus 202a-d podem ser do modelo IN445/50D710 (111,76 cm. (44 pol.) diâmetro X 45,72 (18 pol.) largura) por OTR de Roma, GA, EUA. Os motores hidráulicos 104a-d podem ser do modelo R092505296 da Bosch Rexroth de Charlotte, NC, EUA. Os pneus dianteiros 202a,b são girados pelo mecanismo de direção hidráulica 206, que, quando acionado, guia os pneus dianteiros 202a,b para a direita e para a esquerda, em relação à linha central longitudinal 290 do ADV 200. O mecanismo de direção hidráulica 206 pode ser de extremidade única Modelo 2-1/2HHC10K fornecido por Sheffer de Blue Ash, OH, EUA. O ângulo de direção (grau de giro esquerda/direita) pode ser detectado por um sensor de medição de posicionamento linear magneto- resistivo 213, tal como o sensor de ângulo de direção de 100 graus modelo SPS-A100D-HAWS da Honeywell, Morristown, NJ. O sensor 213 detecta o grau de deslocamento angular do mecanismo do eixo de roda, que pode ser calibrado até mais ou menos 50 graus da linha central 290. O sensor 213 pode ser montado no chassi, com um ímã separado sendo disposto próximo ao mecanismo do eixo de roda do ADV 200. Naturalmente, outros detectores de posição de ângulo de direção podem ser usados.

[0022] A energia para motores hidráulicos 204a-d pode ser provida pela bomba hidráulica 210, que é alimentada a partir do tanque de fluido hidráulico 212. A energia para o mecanismo de direção hidráulica 206 pode ser provida pela bomba hidráulica acessória 211, que também é alimentada a partir do tanque 212. Por sua vez, a energia para as bombas hidráulicas 210, 211 pode ser provida pelo motor de motivo 214. O motor 214 pode ser um motor a diesel, com deslocamento de 6,7 litros, com 173 HP, como a Cummins, Inc. Columbus, IN, EUA. Para energia de partida, o motor 214 pode ser acoplado à bateria principal 280, por exemplo, um modelo Powerstride PS31-950, com uma classificação de 12 V, e 950 ampères de arranque a frio, da Powerstride, Corona, CA, EUA. Além disso, os componentes eletrônicos do ADV 200 podem ser alimentados pela bateria auxiliar 282, por exemplo, um Powerstride 44RC, classificado em 12 V, 32 Amp horas. O isolador de bateria 284 pode ser acoplado entre a bateria principal e a bateria auxiliar. O isolador de bateria 284 não permite que a partida do motor retire energia da bateria auxiliar. Durante o arranque, a tensão pode cair muito para alguns dos componentes elétricos, fazendo com que eles desliguem. O isolador 284 permite que a tensão permaneça na tensão correta para os componentes eletrônicos. Um isolador de bateria adequado pode vir da Cole Hersee®, da Littelfuse Commercial Vehicle Products, da Schertz TX USA. Quando a tensão cai no modo autônomo, o veículo não liga porque a unidade de controle do veículo (VCU) precisa ver todos os componentes on-line e reportar de volta ao VCU. Se isso não acontecer, o veículo entrará em estado de parada de emergência.

[0023] O motor 214 pode ser engatado com o trem de acionamento do ADV 200 (não mostrado). A embreagem hidráulica 215 engata/desengata seletivamente a bomba de solução 220 e a ventoinha de dispersão 230 para o motor 214. O motor 214 provê energia de acionamento às bombas hidráulicas 210, 211. A bomba hidráulica 210 alimenta os motores hidráulicos 204a-d usados para girar as rodas 202a-d de ADV 200. A bomba hidráulica 210 pode ser modelo AA4UG56EP3DTi/ 32LNS C52F04FP por Bosch Rexroth de Charlotte, NC, EUA. A bomba acessória hidráulica 211 pode ser usada para alimentar a direção hidráulica 206 do ADV 200, e pode ser um modelo P2100C486GDZA07-87 da Bosch Rexroth de Charlotte, NC, EUA. O motor de motivo 214 pode ser acoplado a uma caixa de transmissão 268 que tem dois eixos de saída 270, 272. O primeiro eixo de saída 270 pode acionar as bombas hidráulicas 210, 211. O segundo eixo de saída 272 pode ser acoplado à embreagem hidráulica 215, que pode ser acoplada à ventoinha de dispersão 230. No segundo eixo de saída 272 pode ser disposta a polia 274 que pode ser acoplada à bomba de solução 220 por meio de uma correia 276. Assim, quando a embreagem hidráulica 215 está engatada, o segundo eixo de saída 272 faz com que a ventoinha de dispersão 230 gire e a bomba de solução 220 funcione. O tanque de fluido hidráulico 212 pode servir como um reservatório para bombas hidráulicas 210, 211 e pode ter uma capacidade de cerca de 80 galões.

[0024] O subsistema de aerossolizador aquoso 217 pode incluir o reservatório de solução 218, que é acoplado à bomba de solução 220 que, por sua vez, fornece à válvula de pulverização direita 222 e à válvula de pulverização esquerda 224. O medidor de vazão 226 sensoreia o fluxo distribuído pelos bocais de pulverização 228. A ventoinha de dispersão 230 é acoplada ao duto de distribuição 232. Os bocais de pulverização 228 são posicionados para distribuir a solução para o duto de distribuição 232. Nas presentes modalidades, o reservatório 218 pode ser um reservatório de aço inoxidável de 600 galões, retendo uma solução pré-misturada, e a bomba de solução 220 pode retirar entrada do reservatório 218, e prover saída para as válvulas de pulverização 222, 224. A válvula de pulverização direita 222 distribui a solução pré-misturada da bomba 220 para o lado direito do duto de distribuição 232 do ADV 200 (em relação à linha central 290), e a válvula de pulverização esquerda 224 distribui a solução pré-misturada da bomba 220 para o lado esquerdo do duto de distribuição 232 do ADV 200.

[0025] O fluxímetro 226 sensoreia a saída das válvulas de pulverização 222, 224 para assegurar que o volume adequado de solução está sendo distribuído para o duto de distribuição 232. A ventoinha de dispersão 230 retira o ar da traseira do ADV 200 e força a solução pré-misturada com ar e aerossol para fora do duto de distribuição 232. O volume predeterminado de ar a ser retirado combina com o volume predeterminado de solução a ser distribuído nos bocais 228, e provê uma distribuição aerossolizada altamente precisa da solução pré-misturada. A bomba de solução 220 pode ser uma bomba centrífuga de dois estágios Modelo 12CI-2022C95 da Myers of Delevan WI, EUA. A bomba de solução 220 pode ser acionada por correia a partir de uma polia no eixo da ventoinha de dispersão 230. Assim, quando a embreagem hidráulica 215 está engatada, tanto a bomba de solução 220 como a ventoinha de dispersão 230 são acionadas. As válvulas de pulverização 222, 224 podem ser Modelo 92FM33-10D20-P01, válvula esférica de 2 vias LIGA/DESLIGA em aço inoxidável de 3 peças de 1 polegada com cabo com ciclo de 0,8 seg., fabricada pela KZ da Ashland, NE, EUA. A saída das válvulas de pulverização 222, 224 pode ser monitorada pelo fluxímetro 226, que pode ser um modelo ARAG ORION (P/N 4622AA51616) da Hypro/Pentair, Inc., New Brighton, MN, EUA.

[0026] A ventoinha de dispersão 230 pode ser uma “ventoinha de sucção” Modelo LFC 400/16T CR1013606 E4 - 91,44 cm. (36 pol.) reforçada com fibra de vidro, pás de polipropileno e acionada por eixo da Breeza Industrial, Utica, NE, EUA. A ventoinha de dispersão 230 pode ser ativada/desativada, respectivamente engatando/desengatando a embreagem hidráulica 215. A ventoinha de dispersão 230 retira o ar na direção dianteira de percurso na traseira do ADV 200, e aerossoliza e dispersa a solução pré- misturada forçando um volume de ar predeterminado para o duto de distribuição de saída dos bocais de pulverização 232. Essa técnica garante que as árvores sejam contactadas pela solução pré-misturada na proporção adequada do tronco da árvore até a copa da árvore. A individualização das válvulas de pulverização esquerda e direita garante que a pulverização seja direcionada apenas para a(s) fileira(s) real(ais) de árvores ou para áreas designadas a serem pulverizadas, por exemplo, em um lado do ADV 200.

[0027] O ADV 200 pode ter um subsistema de orientação e controle, o qual pode incluir um sistema de GNSS baseado em GPS, com uma antena de GPS dianteira 236 e uma antena de GPS traseira 238. Os sinais de GPS proveem ao ADV 200 sua posição horizontal e vertical, tanto em coordenadas GIS absolutas quanto em relação a um conjunto pré-estabelecido de coordenadas terrestres. A comunicação de coordenadas de GPS e parâmetros do sistema de ADV 200 pode ser transmitida a uma estação de controle pelo rádio 244, usando as antenas 246, 248 e 250, que podem facilitar a comunicação a 900 MHz, 2,4 GHz e 5,8 GHz, respectivamente. Além disso, a câmera dianteira 240 e a câmera traseira 242 podem prover vigilância e posicionamento de alimentações de vídeo, alimentações essas que também podem ser comunicadas via rádio 244. A verificação de trajeto dianteiro e a detecção de obstrução de trajeto podem ser realizadas pelo laser planar de visão dianteira 230, que auxilia na operação autônoma. De fato, quando um objeto se encontra a uma distância predeterminada da frente do veículo, o laser planar de visão dianteira 230 pode enviar um alerta para o sistema de controle do ADV. O ADV 200 para a fim de evitar a colisão com o objeto. A caixa elétrica 252 contém os elementos elétricos, de controle e de comunicação do ADV 200, cujos elementos serão descritos abaixo. Os recursos de segurança incluem um freio de mão (não mostrado), que é engatado sempre que não há comando direto ou reverso emitido, um botão de desligamento manual do ADV (“parada de emergência”) e luzes indicadoras visuais para um freio de mão e para um indicador de solução pré-misturada são alojadas no bloco 262. O botão de parada de emergência, quando ativado, faz com que o motor 214 seja desligado e aciona o freio de mão. Outro recurso de segurança pode ser o amortecedor dianteiro 264 que, quando contactado, também faz com que o motor 214 desligue e aciona o freio de mão. Uma maneira pela qual um operador pode fazer a transição entre operação autônoma e remota (e vice-versa) é alternar o comutador 266 autônomo/remoto localizado no chassi do ADV 200.

[0028] A iluminação do trajeto dianteiro do ADV 200 pode ser provida por tiras horizontais de lâmpadas de LED brancas, formando o farol 208. Tal farol pode ser modelo ORBX21-54WS-SP por Super Bright LEDs, St Louis, MO EUA. As luzes 254, 256, 258, 260, que podem estar piscando, indicam se o ADV 200 está no modo autônomo (ÂMBAR/AZUL), no modo remoto (ÂMBAR), no modo de suspensão (ÂMBAR/AZUL/VERMELHO) ou no modo de erro (VERMELHO). Outros esquemas de cores de iluminação são possíveis. As luzes piscando 254, 256, 258, 260 podem ser, cada uma, modelo STRB-x4W por Super Bright LEDs, St Louis, MO EUA. Os esquemas de cores de iluminação podem mudar para coincidir com um padrão aplicável, por exemplo, projeto de norma ISO 18497. Deve ser entendido que todas as modalidades agrícolas são contempladas e podem ser implementadas no ADV 200. Tais usos podem incluir, por exemplo, e sem limitação, discos agrícolas ou espalhamento, nos quais o subsistema de aerossolizador aquoso 217 e a ventoinha de dispersão 230 são substituídos por uma implementação adequada que está sujeita à atuação hidráulica ou mecânica.

[0029] Voltando à FIG. 3, será descrito o sistema de controle de veículo autônomo de dispensação (ACS) 300. A FIG. 3 é descrita no contexto da FIG. 2. Em geral, o sistema 300 pode ser operado em modo autônomo ou em modo remoto. Quando o comutador Automático/Remoto 306 está no modo remoto, um usuário pode controlar o ADV 110 por meio de uma Interface de Controle Remoto 310. Quando o comutador Automático/Remoto 306 está no modo autônomo, o ADV 110 pode estar no modo Autônomo, pelo qual o ADV 110 controla de modo autônomo o posicionamento, propulsão, parâmetros de pulverização (arranjo, pressão e fluxo) e controle do acelerador do motor.

[0030] O ECM (Módulo de Controle Eletrônico) 302 do motor automaticamente arranca, aciona e monitora o motor 214, para combustão, controle de emissões, velocidade do motor, alta temperatura da água e baixa pressão do óleo, entre outros parâmetros do motor. A velocidade do motor é monitorada quanto à desconexão da manivela e sobrevelocidade. Um desvio (não mostrado) permite baixa pressão do óleo e alta temperatura da água durante o período da manivela e um período adicional ajustável após a desconexão da manivela. Pode haver uma Entrada/Saída de Alarme do Motor (não mostrada), que pode ser usada para detectar muitos tipos de falhas. Certos componentes do motor são acoplados de forma comunicativa por um barramento da Rede de Área do Controlador (barramento CAN). O ECM 302 do motor monitora o sinal do barramento CAN em busca de problemas durante o arranque e o funcionamento. Se um problema for detectado, o motor pode ser desligado e uma indicação visual pode ser provida. O ECM (Módulo de Controle Eletrônico) 302 do motor pode ser provido com o motor a diesel de 6,7 litros e 173 HP QSB 6.7 da Cummins, Inc., Columbus, IN, EUA.

[0031] A ECU (Unidade de Controle Eletrônico) do ACS 304 provê sensoreamento, controle e atuação para um Veículo Autônomo de Distribuição (ADV), como o ADV 110, tanto no modo autônomo quanto no modo remoto. A ECU do ACS 304 pode ser disposta na caixa elétrica 252. Parâmetros sensoreados pela ECU 304 podem incluir, sem limitação, RPM do motor, temperatura, tensão; propulsão direta/reversa; sensores de velocidade das rodas traseiras esquerda/direita; direção para a esquerda/direita; ângulo de direção, freio de mão aplicado/não aplicado; baixo nível de combustível; baixo nível de fluido hidráulico; nível do tanque de solução pré-misturada - cheio, %, ^, ^, vazio; LIGA/DESLIGA da embreagem PTO; pressão de pulverização da solução pré-misturada e vazão; e LIGA/DESLIGA das válvulas de pulverização esquerda/direita. O ECM 302 do motor pode ser acoplado via barramento CAN à ECU do ACS 304. A ECU do ACS 304 pode receber dados operacionais do motor (por exemplo, motor 214) e pode prover sinais de corte de segurança para o ECM 302 do motor a partir do botão de parada de emergência traseiro 316 ou do contato do amortecedor dianteiro 346. A interface de controle remoto 310 permite que o ADV 110 seja operado por um operador remoto, que pode manter o controle do ADV usando um enlace sem fio 311. Uma ECU 304 adequada pode ser um Controlador de Máquina CoreTek™ Modelo ECU-2415 da Hydraforce, Inc., Lincolnshire, IL, EUA. O barramento CAN 362 pode comunicar sinais de todos os sensores (nós) no veículo, cada um dos quais tendo um ID único. Cada sensor é chamado de Nó e cada um tem seu próprio ID exclusivo. Todos os sensores são retroalimentados à ECU do ACS 304 usando, por exemplo, tensão ou resistência variável padrão.

[0032] Para o controle de pulverização, a ECU do ACS 304 controla e ativa as válvulas que executam a pulverização direita 326, a pulverização esquerda 328 e o controle de pressão de pulverização 330. O sensor de pressão 314 detecta a pressão da solução pré-misturada nas válvulas de controle de pulverização e o volume de pulverização é detectado usando o fluxímetro de pulverização 312. Ao monitorar e ajustar o arranjo de pulverização (Esquerda/Direita), a pressão de pulverização e o volume de pulverização juntamente com a velocidade e direção do ADV 110, as plantas sendo pulverizadas (não mostradas) podem receber uma dosagem precisa da solução pré-misturada. Para a direção, a ECU do ACS 304 detecta os parâmetros de direção do sensor de direção 318 e produz comandos que compelem o ADV a virar à esquerda 332, virar à direita 334 ou seguir em frente. A velocidade da roda esquerda 322 e a velocidade da roda direita 324 são os parâmetros sensoreados pela ECU do ACS 304 para determinar a direção e velocidade do ADV (por exemplo, ADV 110) e, em resposta, regular e manter a velocidade de propulsão do ADV na direção selecionada usando os atuadores de propulsão direta 336 ou propulsão reversa 338. Os sensores de velocidade de roda 322, 324 também podem prover uma entrada para a direção do ADV, de acordo com a velocidade relativa de uma roda em relação a outras.

[0033] A VCU do ACS 308 recebe informações do sensor LiDAR 348 e dos dados de GPS 352 para detectar um trajeto presente e um trajeto futuro planejado através das plantas adjacentes (por exemplo, árvores ou vinhedos ou culturas). O LiDAR pode prover uma determinação de trajeto mais precisa, em muitos casos, do que o GPS, devido a imprecisões de GPS, densidade da copa e multitrajetos de sinal. O uso de LiDAR para reconhecimento de objetos é bem conhecido na técnica. O sistema de sensores LiDAR de visão dianteira 348 pode ser usado para reconhecer objetos em seu ambiente, como uma fileira ou fileiras de árvores, a localização dos troncos das árvores e um trajeto dianteiro em relação às árvores. O sistema de sensor LiDAR de visão dianteira 348 também provê entrada de segurança, como quando um objeto no trajeto chega a uma distância predeterminada da frente para o ADV 110. A parada de proximidade do LiDAR causada pelo sistema de sensores LiDAR de visão dianteira 348 evita a colisão acidental entre o ADV e um objeto (por exemplo, um galho de árvore caído, um humano ou um animal de exploração errante). A VCU 308 é acoplada ao ECM 302 do motor e à ECU do ACS 304 com o barramento CAN 362. A VCU 308 sensoreia a entrada e saída de dados do ECM 302 do motor, da ECU do ACS 304 e da VCU 308 e direciona os dados de volta através do rádio 356 através do enlace 358 para controlar a van 360. A VCU 308 também pode encaminhar a alimentação de vídeo da câmera de vídeo 350 de volta ao centro de controle móvel 120.

[0034] O sensor de pressão da embreagem 320 sensoreia o estado atual da embreagem hidráulica 215 e, em cooperação com o controle de aceleração 340, o engate de embreagem do ADV 342 pode ser ativado ou desativado. Entre os recursos de segurança atribuídos ao ADV, além da parada de proximidade do LiDAR, estão incluídos a parada de contato do amortecedor dianteiro 346 e o botão de parada de emergência traseiro 316. Quando o amortecedor dianteiro 264 é contactado 346, a ECU 304 do ACS faz com que o motor (por exemplo, o motor do ADV 214) seja desligado e o freio de mão seja engatado. Assim, a parada de contato do amortecedor dianteiro pode servir em uma capacidade de mitigação de colisão. De modo similar, quando um usuário pressiona o botão de parada de emergência 316, o motor do ADV 214 desliga e o freio de mão 344 pode ser engatado.

[0035] Todos os dados anteriores do subsistema de GPS 352 e do subsistema de LiDAR 348 podem ser providos ao centro de controle móvel 360 através do enlace de rádio 358 através do subsistema de rádio 356. Os fluxos de dados do subsistema de vídeo 350 também podem ser providos ao centro de controle móvel 360 através do enlace de rádio 358 através do subsistema de rádio 356. Adicionalmente, os dados sensoreados do fluxímetro 312, do sensor de pressão 314, do sensor de direção 318, do sensor de pressão da embreagem 320 e da velocidade da roda (esquerda/direita) 322, 324 são transmitidos para o centro de controle móvel 360. O estado de ativação de PARADA do contato do amortecedor dianteiro 264 também é enviado para o centro de controle móvel 360.

[0036] O centro de controle móvel 360 também recebe informações do barramento CAN através do enlace 358 em relação à ECU do ACS 304 e VCU 308. Assim, o centro de controle móvel 360 pode monitorar os dados de informações, comando e controle que estão sendo criados pelo ACS 300. Além disso, o centro de controle móvel 360 pode emitir diretrizes de comando e controle através do enlace 358 para a VCU 308, o que, por sua vez, pode fazer com que a ECU do ACS atue para controlar o ADV. Entre as diretrizes transmitidas aos sistemas do ADV, estão incluídas controle de pulverização 326, 328, controle de pressão 330, direção 332, 334, propulsão 336, 338, controle de aceleração 340, posição da embreagem (engatar/desengatar) 342 e posição do freio de mão (ligado/desligado) 344.

[0037] Voltando à FIG. 4, é mostrada uma ilustração da interface de controle remoto 400. A interface 400 pode ser similar à interface de controle remoto 310 na FIG. 3. A interface de controle remoto 400 pode ter um manche multiposicional 402 e um painel de comutação de alternância 404. O manche multiposicional 402 pode ter seleções que permitem que um operador remoto (não mostrado) opere o ADV 110, com os sinais de comando de propulsão direta 406 ou de propulsão reversa 410, bem como sinais de comando de direção direita 408 ou direção esquerda 412. O deslocamento do manche a partir do ponto central serve para aumentar o grau de velocidade de propulsão ou direção. Um comutador de controle 414 de PARADA DE MÁQUINA conspícuo pode ser provido, por exemplo, no meio da interface 400, para iniciar o desligamento da máquina e o conjunto de freio de mão. O comutador 414 pode ser similar em função e operação ao botão de parada de emergência 316 na FIG. 3.

[0038] O painel de comutação de alternância 404 pode incluir o comutador LIGA/DESLIGA DE PULVERIZAÇÃO DIREITA 416 e o comutador LIGA/DESLIGA DE PULVERIZAÇÃO ESQUERDA 418, o que faz com que a respectiva válvula de pulverização 222, 224 abra ou feche. O controle de pulverização também pode incluir aumento ou diminuição da pressão de pulverização usando o comutador AUMENTAR/DIMINUIR PSI 420. O comutador ENGATAR/DESENGATAR EMBREAGEM 422 pode fazer com que a embreagem do ADV 110 (não mostrada) engate e desengate, respectivamente. O comutador AUMENTAR/DIMINUIR ACELERAÇÃO 424 pode atuar o acelerador do motor 214 para aumentar ou diminuir, respectivamente aumentando ou diminuindo a velocidade do motor 214. Comutador AUXILIAR #1/AUXILIAR #2 426. Outros tipos e arranjos de comutadores também podem ser usados. A confirmação visual do que é relacionado ao manche e ao comutador pode ser provida no visor 428. O controle de rádio de ADV 110 a partir da interface 400 pode ser realizado usando um transceptor de rádio modelo 4370 da LOR Manufacturing, Weidman, MI EUA.

[0039] A FIG. 5 ilustra o Sistema de posicionamento do ADV (APS) 500. A FIG. 5 pode ser tomada no contexto das FIGS. 1, 2 e 3. O APS 500 pode receber sinais de posicionamento dos subsistemas a bordo para o LiDAR 348 e o GPS 352; pode processar os sinais para o posicionamento do ADV 110 dentro de uma área predefinida; pode passar através de sinais do vídeo 350 para o centro de controle móvel 120; e pode navegar de forma autônoma em um trajeto predefinido dentro da área predefinida usando a orientação provida pelos sinais de posicionamento. Em particular, o subsistema de GPS 352 pode incluir a antena de GPS dianteira 502 e a antena de GPS traseira 503, acoplada ao receptor de GPS 504. O subsistema de GPS 352 pode receber sinais de posicionamento GPS de entrada de múltiplos de uma constelação global de satélites GPS (não mostrados), e pode prover dados de posicionamento horizontal e vertical para a VCU 518. A VCU 518 confirma que o ADV 110 está dentro de uma área pré-selecionada especificada pelo GPS. Em certas modalidades, o subsistema de GPS 352 pode prover dados de posicionamento horizontal e vertical dentro de um centímetro de precisão. Uma área predefinida pode ser, por exemplo, pelo menos uma porção de um pomar, um vinhedo ou uma cultura em fileira, mas também pode ser qualquer outro local de trabalho onde o ADV 110 forneça uma solução de pulverização adequada.

[0040] A VCU 518 processa os dados de entrada do GPS e os compara aos dados de GPS predefinidos para encontrar o trajeto correto para o ADV 110. As conexões entre as antenas 502, 503 e o receptor de GPS 504 podem ser conexões de tipo coaxial. A conexão do receptor de GPS 504 à VCU 518 pode ser uma conexão de dados em série, tal como uma ligação de dados em série do tipo RS-232 ou uma do tipo IEEE 802.3. Em uma aplicação de pomar, o subsistema de GPS 352 provê dados de posicionamento à VCU 518, que podem ser comparados com informações de área predefinidas previamente gravadas pelo veículo mapeador 130. Os dados de GPS pré- gravados podem ser comparados aos dados de GPS detectados, e correções podem ser feitas para manter o ADV 110 verdadeiro ao trajeto pretendido.

[0041] Além disso, a identificação e a verificação do trajeto dianteiro do ADV 110 também podem ser providas usando o subsistema 348 do LiDAR (radar luminoso), que pode incluir o laser planar 510 (sensor) acoplado ao processador 512 de detecção de obstáculo/prevenção de obstáculos (OD/OA) usando uma conexão tipo Ethernet. O laser planar 510 pode se comunicar com o processador de OD/OA 512 no formato IEEE 802.3. Em um exemplo de aplicação de pomar, o processador de OD/OA 512 faz com que o laser planar 510 ilumine o trajeto dianteiro do ADV 110, identificando alvos incidentes (por exemplo, troncos de árvores) no pomar e processa o sinal de retorno refletido do laser planar 510 para prover informações alvo e posicionais do ADV 110, informações que são transmitidas através do comutador de pacotes 516 classificado como IP-67, alta confiabilidade (HI-REL) para VCU 518.

[0042] Embora as informações posicionais possam ser providas pelo subsistema de GPS 352, as informações posicionais do subsistema de LiDAR 348 pode mitigar erros na navegação de GPS devido ao obscurecimento de satélites (por exemplo, copa de árvores e outras interferências). A VCU 518 interpreta os dados fornecidos pelo processador de OD/OA 512 para determinar a posição das árvores do pomar, para encontrar um trajeto central entre as árvores e para verificar se o trajeto atual é compatível com um dado de trajeto predefinido provido à VCU 518 pelo veículo mapeador 130. As informações do trajeto predefinido podem incluir as posições de alvos, como fileira(s) de árvores, dentro da área predefinida e um trajeto a seguir entre aglomerados (fileiras) de alvos (árvores) dentro da área predefinida. Além disso, a VCU 518 pode usar dados do processador de OD/OA 512 para detectar se existe um obstáculo no trajeto do ADV 110 e, em caso afirmativo, para desligar o motor do ADV 214. Assim, o subsistema de LiDAR 348 também pode atuar como um subsistema de prevenção de colisão.

[0043] O subsistema de vídeo 350 pode incluir a câmera de vídeo dianteira 506 e a câmera de vídeo traseira 507, que fornecem sinais de vídeo em pacotes para o comutador de câmera 508. Os sinais de vídeo em pacotes podem ser representativos das respectivas áreas visuais próximas do ADV 110. Além disso, o comutador de câmera 508 pode ser um comutador habilitado por Power Over Ethernet (POE), fornecendo energia operacional às câmeras 506, 507. O subsistema de vídeo 350 também pode usar um conversor CC/CC (12V/48V), como um modelo Supernight, LC-123 da E BEST TRADE LLC, Portland, OR EUA. Os pacotes de vídeo transmitidos a partir das câmeras 506, 507 podem ser roteados através do roteador 520, depois através do comutador de pacotes HI-REL 516 para a VCU 518. A VCU 518, por sua vez, encaminha o fluxo de vídeo para o transceptor de rádio 524 e, em seguida, para o centro de controle móvel 120. Pacotes de vídeo podem estar no formato Ethernet.

[0044] As antenas de GPS 502, 503 podem ser antenas Zephyr 2 (robustas) e o transceptor de GPS 504 pode ser o Modelo BX982, todos da Trimble Navigation Limited, Sunnyvale, CA EUA. As câmeras 506, 507 podem ser modelo M-3114 da Axis Communications AB, Lund, SE. O comutador de câmera (POE) 508 pode ser modelo VHDC-24V-50W da Rajant Corp., Malvern, PA, EUA. O comutador HI-REL 516 pode ser um comutador Octopus, Modelo 5TX-EEC, da Hirschmann (uma empresa Belden), Neckartenzlingen, Baden- Wurttemberg, DE. O Roteador NAT 520 pode ser um roteador NAT modelo EKI-6528TPI da Advantech America, Milpitas, CA, EUA. O laser planar 510 pode ser um sensor 3D LiDAR modelo VLP-16 da Velodyne LiDAR™, em Morgan Hill, CA, EUA. Em alternativa, pode ser usado um modelo LMS-151 da Sick AG, Waldkirch im Breisgau, DE.

[0045] Acoplado ao processador de OD/OA 512 pode estar um gravador de eventos 514. O gravador de eventos 514 grava dados do processador de OD/OA 512, bem como do barramento CAN da VCU do ACS 304. O gravador de eventos 514 pode ter conexões Ethernet (por exemplo, RJ- 45, M-4 e M-12), conexões seriais (por exemplo, RS-232 e USB), conexões CAN (por exemplo, J1939) e conexões SVGA. Tal como um gravador de dados da cabine do piloto em uma aeronave comercial, o gravador de eventos 514 pode coletar e salvar dados de eventos predeterminados ao longo de uma janela temporal predeterminada e pode gravar sobre os dados salvos durante janelas temporais subsequentes. Os dados do gravador de eventos 514 podem não ser manipulados manualmente e podem prover informações úteis sobre os estados do sistema do ADV 110 em caso de contratempo ou infortúnio. O subsistema de rádio 356 pode incluir o comutador de pacote de transceptor (POE) 522 acoplado e fornecendo energia ao transceptor de rádio 524. O transceptor de rádio 524 pode ser capaz de transmitir e receber sinais em múltiplas bandas de frequência. Consequentemente, o transceptor de rádio 524 pode incluir múltiplas antenas, tais como uma antena 526 de 900 MHz, uma antena 527 de 2,4 GHz e uma antena 528 de 5,8 GHz. A transcepção multifrequencial permite comunicação de alta confiabilidade, robustez e redundante entre um ACS do ADV 300 e APS 500 e um centro de controle móvel 360. O comutador de pacote de transceptor POE 522 pode ser um modelo VHDC-24V-50W da Rajant Corp., Malvern, PA, EUA. O transceptor de rádio 524 pode ser um modelo LX-4 da Rajant Corp., Malvern, PA, EUA. A antena 526 de 900 MHz pode ser um Modelo 08-ANT-0922 da MP Antennas, LTD, Elyria, OH, EUA. A antena 527 de 2,4 GHz pode ser uma antena modelo TRAB24003P e a antena 528 de 5,8 GHz pode ser um modelo TRAB58003P, ambos da Laird USA, Earth City, MO EUA.

[0046] Quando a cobertura celular permite, uma rede de rádio celular digital pode ser usada para comunicação entre veículos. De acordo com os regulamentos atuais, a cobertura de celular pode ser provida por um pequeno transceptor para cada veículo sob um plano de assinatura especial de uma empresa de telefonia celular. Como as empresas de celulares comerciais são licenciadas pela Comissão Federal de Comunicações para fornecer sinais poderosos de uma torre de celular, por exemplo, 500 watts por setor (energia irradiada efetiva), o sinal de celular tem pouca dificuldade em penetrar na copa das árvores. Os sinais de rádio transmitidos são recebidos de um veículo de transmissão por uma primeira torre celular local. Os sinais de rádio de retorno podem ser transmitidos para o veículo receptor selecionado de uma segunda torre celular local. A primeira torre celular local pode ser a mesma ou diferente da segunda torre celular local. Uma “penalidade” de usar sistemas celulares é o pequeno atraso de tempo (por exemplo, 250 milissegundos) entre enviar e receber rádios (e vice-versa).

[0047] Alternativamente, quando um serviço de celular não está disponível ou não é confiável, uma rede de rádio de malha analógica pode ser usada em um determinado local de trabalho. Uma rede de rádio de malha permite que todos os veículos se comuniquem diretamente entre si, em vez de enviar um sinal através de uma estação base (rede ponto-a-ponto). A rede de malha pode ser muito mais rápida porque o sinal pode ir diretamente do emissor para o receptor. Uma rede de malha também permite uma cobertura de rádio muito maior, porque as mensagens não precisam ir diretamente para o veículo receptor desejado. Cada rádio na malha pode atuar como um repetidor, portanto, se os primeiros e segundos veículos não tiverem uma conexão forte, o sinal pode ser roteado através de um terceiro veículo (ou mais) para alcançar o destino desejado. Em modalidades, os rádios podem redirecionar automaticamente o sinal conforme necessário, sem necessidade de interação humana.

[0048] Um fornecedor de rádios de malha pode ser a Rajant Corporation, Malvern, PA, EUA. Os rádios Rajant normalmente são projetados para atender aos padrões militares e aos ambientes hostis, por exemplo, de serviços de petróleo, mineração e serviços públicos, sendo adequados para uso em ambientes hostis, empoeirados e úmidos em aplicações agrícolas. Como um exemplo, uma rede Rajant Kinetic Mesh® pode ser usada, com a vantagem de interoperar com outro equipamento com base em IP (Protocolo de Internet), incluindo GPS, alimentações de vídeo e sinais de computador. Ver, por exemplo, informações referentes à rede Rajant Kinetic Mesh® em http://www.rajant.com technology/ what-is-rajant-kinetic- wireless-mesh/ e nós sem fio BreadCrumb® em http://www.rajant.com/technology/breadcrumb-wireless-nodes/. Outras redes e nós sem fio podem ser usados, evidentemente. Tais rádios podem operar em bandas de frequência não licenciadas de 900 MHz, 2,4 GHz e 5,8 GHz, e os veículos das presentes modalidades podem incluir sistemas de rádio capazes de operar em múltiplas frequências. Por exemplo, um sistema de rádio operando a 900 MHz pode ser usado para penetrar através de copas de árvores, por exemplo, em operações de pomar, enquanto sinais de 5,8 GHz podem ir mais longe se houver comunicações de linha de visão (por exemplo, aplicações de vinhedo). Quanto mais energia for usada para transmitir os sinais, melhor será a penetração através de uma copa das árvores. No entanto, uma “penalidade” do uso de redes de malha pode surgir das atuais restrições da Comissão Federal de Comunicações sobre a energia usada por uma unidade em frequências de RF não licenciadas, por exemplo, cerca de 1 watt.

[0049] A FIG. 6 é um desenho em bloco que ilustra o Sistema Hidráulico do ADV (AHS) 600. A FIG. 6 será descrita com a assistência da FIG. 2. O AHS 600 é um subsistema que suporta sistemas de locomoção, direção e pulverização do ADV 110. Cada uma das quatro rodas 202a-d de ADV 110 pode ser acionada pelo motor hidráulico 204a-d, que são pressurizadas pela bomba hidráulica 210. A bomba hidráulica 210 também fornece pressão para os freios de mão 608, 609. Enquanto a bomba hidráulica está funcionando, os freios de mão 608, 609 são pressurizados para ficarem desligados. No entanto, quando a bomba hidráulica 210 para de funcionar, tal como por uma Parada de Emergência, os freios de mão 608, 609 podem ser despressurizados e ligados por meio de um dispositivo mecânico, tal como molas (não mostrado). Outros arranjos de freio de mão são possíveis. Em geral, enquanto o motor a diesel está funcionando, os freios podem ser ajustados para LIGADOS ou DESLIGADOS por um comutador. Se não houver comando DIRETO ou REVERSO, o comutador despressurizará o sistema de freio, ligando os freios. No entanto, se um comando DIRETO ou REVERSO for recebido, o comutador será configurado para pressurizar o sistema de freio, desligando os freios e permitindo que as rodas 202a-d girem. A bomba acessória hidráulica 211 pode pressurizar o bloco de distribuição dianteiro 602 e o bloco de distribuição traseiro 610. A bomba acessória hidráulica 211 pode fornecer pressão hidráulica para operar o cilindro de direção 206, o motor agitador 604 através do bloco de distribuição dianteiro 602 e a embreagem de ventoinha 612 através do bloco de distribuição traseiro 610. O cilindro de direção pode ser um cilindro de direção hidráulico de extremidade simples ou de extremidade dupla, embora na modalidade descrita na FIG. 2, seja usado um cilindro de direção de extremidade única. O motor agitador 604 provê uma mistura uniforme de produtos químicos ou aditivos para o tanque de água no sistema, de modo que a pulverização atinja uma concentração consistente. O motor agitador 604 pode ser um modelo n° 2100 (P/N: P2100C486GDZA07-87) da Permco, Inc., Streetsboro, OH, EUA. O filtro 606 extrai sujeira, detritos e aparas metálicas do fluido hidráulico. O filtro 606 pode ser um filtro série RT (P/N: RT2K10P24NNYZ) da Schroeder Industries, Leetsdale, PA, EUA. O filtro 606 pode usar um inserto de filtro tipo KZ5, também da Schroeder Industries. A embreagem da ventoinha 612 controla o funcionamento da ventoinha de dispersão 230 e da bomba de solução 220. Quando a embreagem da ventoinha 612 está engatada, a ventoinha de dispersão 230 e a bomba de solução 220, podem ser colocadas para funcionar, enquanto a embreagem da ventoinha 612 está desengatada, a ventoinha de dispersão 230 e a bomba de solução 220 não estão funcionando.

[0050] A FIG. 7 é uma ilustração em bloco de uma modalidade de um atuador de implemento, por exemplo, um subsistema de aerossolizador aquoso, tal como o subsistema 217 na FIG. 2. Um atuador de implemento é qualquer subsistema, hidráulico ou mecânico, usado para mover ou controlar um mecanismo configurado para executar uma função agrícola predeterminada. A FIG. 7 pode ser descrita no contexto da FIG. 2. A válvula de enchimento de tanque 702 é usada para admitir a solução aquosa 712 ao tanque de retenção 218. O tanque 218 pode ser um tanque de aço inoxidável de 600 galões. A solução aquosa 712 pode ser uma solução aquosa pré- misturada, embora possam ser usados outros tipos de solução. A solução aquosa 712 pode ser uma solução química tal como um fertilizante, um pesticida, um fungicida ou uma combinação funcional dos mesmos. Em uso, a solução pré-misturada 712 pode ser retirada através do filtro de água 706, que é acoplado à porta de entrada da bomba de solução 220. O filtro 706 pode ter uma tela de 20 mesh (cerca de 0,0331 polegadas). A válvula reguladora de pressão 704 pode ser usada para regular a pressão gerada na porta de saída da bomba 220. A válvula reguladora de pressão 704 pode ser um modelo LOEWS-DF1 (1,5 polegadas) da KZ Valve, Greenwood, NE EUA. Quando a válvula 704 está totalmente aberta, a bomba 220 pode recircular a solução pré-misturada 712 para o tanque 218, através do filtro 706 e para a entrada da bomba, proporcionando uma pressão de saída insignificante. Quando a válvula 704 está totalmente fechada, toda a saída da bomba 220 é provida à sua porta de saída, proporcionando pressão total. Tipicamente, a válvula reguladora de pressão 704 pode ser manipulada de modo que uma quantidade medida da solução pré-misturada 712 possa ser proporcionada a uma pressão pré-selecionada para o fluxímetro 226. O fluxímetro 226 pode ser usado para medir a vazão ou a quantidade de solução pré-misturada 712 que é provida a partir da saída da bomba 220 para a válvula de pulverização esquerda do tipo aberto/fechado 222 e para a válvula de pulverização direita 224. Quando a válvula de pulverização esquerda 222 é aberta, a solução pré-misturada 712 pode ser bombeada através da válvula 222 para o coador 708 e depois para os bocais 228 do lado esquerdo. O coador 708 filtra qualquer sujeira e detritos arrastados da solução aquosa pré-misturada bombeada 712, de modo que os bocais 228 do lado esquerdo não são prejudicados. Os coadores 708 podem ser uma tela de 30 mesh (0,0234 polegadas). A operação da válvula de pulverização direita 224 pode ser funcionalmente a mesma que a válvula de pulverização esquerda 222 em relação ao coador 708 e aos bocais 228. A operação da válvula 222 ou 224, ou ambas, distribui um volume de solução predeterminado da solução pré-misturada 712 para os bocais 228. Forçar o volume de solução predeterminado da solução pré-misturada 712 através dos bocais 228 faz com que a solução pré-misturada 712 se torne aerossolizada. Um implemento pode ser uma ferramenta, dispositivo ou aparelho, configurado e usado para executar uma tarefa agrícola predeterminada. Como tal, a ventoinha de dispersão 230 pode ser usada para puxar um volume predeterminado de ar para o duto de distribuição 232. Ao misturar o volume predeterminado da solução com o volume predeterminado de ar, a solução mista aerossolizada resultante pode ser dispersa a uma taxa, e em um lado, adequado, por exemplo, para tratar árvores 710 ou 711, ou ambas. A pulverização bilateral é tipicamente usada quando o ADV 110 está operando entre duas fileiras de árvores 710, 711. A pulverização unilateral pode ser usada para aplicar solução mista aerossolizada a uma única fileira de árvores 710 ou 711 disposta de um lado ou de outro do ADV 110. Como observado anteriormente, tarefas agrícolas predeterminadas podem ser realizadas, por exemplo, usando o corpo do ADV 110, que pode ser acoplado a um atuador de implemento que, por sua vez, é acoplado a um implemento configurado e usado para realizar uma tarefa agrícola predeterminada. O ADV 110 pode ser incorporado como um aparelho de função única ou como um aparelho multifuncional com mecanismos intercambiáveis configurados para realizar múltiplas tarefas agrícolas predeterminadas.

[0051] Voltando à FIG. 8, é descrita uma modalidade do sistema de controle global de teleoperação 800 para o ADV 110. Os padrões para barramentos usados no sistema 800 incluem o padrão IEEE 802.3 (por conveniência, “Ethernet”), uma coleção de padrões descrevendo a composição e operação da rede de área local e o padrão SAE J 1939 (CAN), Prática Recomendada para uma Rede de Veículo de Comunicação e Controle Serial, que é a prática recomendada do barramento do veículo usada para comunicação e diagnóstico entre os componentes do veículo. Ambos os padrões são incorporados a este documento em sua totalidade. O sistema 800, então, utiliza dois tipos de barramento, cada um deles sendo acoplado à VCU 802, conexões Ethernet 805 e conexões de barramento CAN 810, 825. As câmeras 804 são acopladas à VCU 802 e, assim, ao rádio 808, e proveem a visualização remota das áreas de operação do ADV 110 (dianteira e traseira) pelo supervisor de operações (por exemplo, operador de van). O sistema de GNSS 806 identifica a localização horizontal e vertical e a posição do ADV 110 dentro de uma área predefinida de um pomar e provê capacidade de rastreio do ADV 110, uma vez que aciona outros trajetos predefinidos, conforme selecionados e identificados pelo VCU 802. As informações de posicionamento e trajeto, bem como os parâmetros operacionais do ADV 110, são retransmitidos para o centro de controle móvel 120 pela rádio 808. O rádio 808 recebe informações de comando e controle do centro de controle móvel 120, o que pode fazer com que a VCU 802 inicie, modifique ou termine a operação em um subsistema selecionado. Câmeras 804, GPS 806 e rádio 808 podem ser acoplados à VCU 802 usando o barramento de pacote comutado por Ethernet 805.

[0052] A VCU 802 também recebe entradas e transmite entradas para a porção mecânica do ADV 110 comunicando-se com a interface de automação de hardware, controlador de barramento CAN 810. O controlador 810 pode ser acoplado à ECU 812, que pode ser funcionalmente semelhante à ECU do ACS 304. A ECU 812 emite comandos para componentes de maquinaria, monitora o estado de sistemas físicos do ADV 110 e recebe dados de resposta e estado de sistemas físicos do ADV 110. Em particular, a ECU 812 pode aumentar, diminuir ou desligar o acelerador 814, fazendo com que o motor 816 (que pode ser semelhante ao motor 214) acelere, desacelere ou pare, respectivamente. A transmissão 818 e o trem de força 820 podem enviar de volta informações de estado, durante as operações e em resposta à operação da embreagem. Os pneus 824 podem ser forçados a virar para a frente ou para trás pela operação do trem de força 820, em resposta ao acelerador 814. Além disso, a ECU 812 pode fazer com que o freio de mão 822 seja acionado ou liberado em resposta aos comandos da ECU 812 ou VCU 802.

[0053] A FIGURA 9 representa a estrutura de barramento de controle 900, incluindo os vários barramentos, que podem ser usados para comunicar dentro de um ADV 110, incluindo com particularidade, a VCU 802 e a ECU do ACS 812. O botão Automático/Remoto 902 pode ser conectado como um arranjo padrão de E/S nos CPLDs de parada de emergência da VCU 910, juntamente com o Ligar/Desligar Veículo 904, e o botão de Parada de Emergência 906. Os CPLDs de parada de emergência da VCU 910 fornecem ação através de um barramento de E/S para o barramento de energia automático 912 da VCU. Quando o ADV 110 é ativado, o barramento de energia automático 912 da VCU aciona o farol automático externo 914 através do barramento de E/S, indicando que o ADV 110 está em um modo operacional. As antenas de GPS dianteira e traseira 916, 918, respectivamente, podem ser acopladas através de um receptor de GPS de enlace serial 920 que, por sua vez, é acoplado à unidade de controle VCU 925, por exemplo, usando um enlace serial RS-232. A unidade de medição inercial (IMU) 926 pode ser acoplada à unidade de controle VCU 925 usando um enlace serial RS-232 também. A IMU 926 pode ser uma unidade de medição inercial modelo 3DM-GX4-25 MicroStrain®, da Lord Sensing Systems, em Williston, VT. A IMU 926 inclui um acelerômetro triaxial, um giroscópio, um magnetômetro, sensores de temperatura e um altímetro de pressão. A IMU 926 determina a inclinação, rotação, guinada e direção do ADV 110, atuando como uma atitude estática e dinâmica, direção e sistema de referência. Como descrito acima, as câmeras 928, 930 dianteiras e traseiras compatíveis com Ethernet podem ser alimentadas e comutadas por comutador de POE/câmera 932. O comutador/POE 934 do veículo pode comunicar bidirecionalmente sinais Ethernet a partir do comutador de câmera/POE 932, bem como sinais Ethernet através do barramento POE 936 da rádio 938. O comutador/POE 934 do veículo 934 comunica bidirecionalmente com o concentrador de rede 940 usando o protocolo IEEE 802.3. As informações do concentrador de rede 940 podem ser transmitidas para o gravador de eventos “Caixa Preta” 942. O gravador de eventos 942 também recebe dados da unidade de controle VCU 925. Dentro da unidade de controle VCU 925 existem vários controladores, que fornecem controles operacionais para o sistema mecânico do ADV 110 através do barramento CAN 944.

[0054] Com base nos dados de entrada do receptor de GPS 920, da IMU 926, das câmeras dianteira e traseira 928, 930 e do rádio 938, a unidade de controle VCU 925 pode fornecer sinais de comando e controle para manter o ADV 110 em um trajeto predeterminado. Tais sinais de comando e controle podem incluir, sem limitação, o controlador de direção 946, o controlador de freio 948, o controlador discreto 950, o controlador de transmissão 952, o controlador de acelerador 954 e a interface de ignição 956. Os sinais da unidade de controle VCU 925 podem ser transportados através da interface J1939 958, através do barramento CAN 960 para a interface da ECU 961, que também pode ser uma interface J1939. Os sinais de comando e controle do controlador da VCU 925 podem fornecer comando e controle para a direção 966, luzes 968, ignição 970, freio de mão 972, velocidade do motor 974 e estado de transmissão 976.

[0055] A FIGURA 10 representa uma modalidade do centro de controle móvel 1000. O centro de controle móvel 1000 pode ser funcionalmente semelhante ao centro de controle 120. Os componentes de um centro de controle 1000 podem incluir, inter alia, o computador 1020 equipado com, pelo menos, software de comando e controle, e um sistema de geolocalização, tal como GPS. Além disso, o centro de controle 1000 pode ser equipado com vários monitores para monitoramento eficiente, rádio de voz portátil, interface com tela sensível ao toque e materiais de escritório básicos. O centro de controle móvel 1000 pode ser um veículo pré-configurado com um mastro pneumático extensível 1002, que pode ser estendido até cerca de 60 pés. Essa altura pode dar um alcance de linha de visão livre de cerca de 3 milhas, ou cerca de 0,75 milhas de alcance em copas de árvores densas. O alcance de comunicação dentro de um pomar pode variar devido ao tamanho predefinido da área, densidade das árvores, densidade da copa da vegetação, clima, trajetos múltiplos, altura do mastro, frequência de transmissão e outros fatores. Outras configurações e frequências são possíveis. Essa configuração do centro de controle móvel 1000 é adequada para comunicação bidirecional com um ou mais ADVs 110, que podem estar dispersos em uma área predefinida de um pomar. O centro de controle móvel 1000 pode alojar o operador que supervisiona toda a operação. Além disso, o centro de controle móvel 1000 pode conter software de comando e controle, pode controlar um ou mais ADVs enquanto no Modo Autônomo e pode monitorar o estado de um ou mais ADVs. O centro de controle móvel 1000 pode ter um gerador separado de 7kW 1004 a bordo para fornecer energia para os componentes eletrônicos, computador e equipamento de rádio no centro de controle móvel 1000. Outras capacidades de energia do gerador podem ser fornecidas. O equipamento de aquecimento e ar condicionado 1006 pode ser fornecido no centro de controle móvel 1000 para conforto do operador. Conexões CA interiores e exteriores também podem ser fornecidas.

[0056] O centro de controle móvel 1000 pode utilizar um único operador humano (não mostrado) para operar múltiplos veículos (tal como ADV 110) de uma vez usando o computador 1020. O operador pode fazer mudanças remotamente nos parâmetros operacionais de um veículo selecionado, e pode monitorar remotamente todos os medidores pertencentes ao veículo selecionado. O operador do centro de controle 1000 pode monitorar, sem limitação, todos os níveis de fluido dos veículos, temperatura dos componentes críticos, intensidade do sinal de rádio e velocidades. Se algum desses itens estiver fora de tolerância, o operador pode desligar, desacelerar ou pausar o veículo a partir do computador 1020, para que as medidas necessárias possam ser tomadas. Além disso, o operador pode usar o computador 1020 para monitorar muitos dos componentes eletrônicos nos veículos externos, como câmeras, GPS, computadores e sensores individuais. Mais uma vez, eles podem tomar as medidas necessárias para corrigir qualquer problema que surja. Embora o centro de controle móvel 1000 possa utilizar um simples computador portátil 1020, por exemplo, um controlador eletrônico programável feito sob medida pode ser usado. No exemplo do computador portátil 1020, o computador pode ser acoplado a um roteador/concentrador de rede para conectar-se de modo sem fio à rede do veículo remoto. O software de comando e controle pode ser baixado para o computador portátil 1020 de várias maneiras, por exemplo, no campo ou em uma loja de campo. O computador portátil 1020 pode ser mantido em funcionamento durante toda a tarefa no campo. Em vez de um computador portátil, uma configuração de computador “torre” ou “de mesa” também pode ser usada. No exemplo de um controlador personalizado, todos os componentes eletrônicos podem ser acoplados a esse controlador. Apenas o software necessário para controlar o veículo seria executado.

[0057] O software de comando e controle que é executado no centro de controle móvel 1000 pode ser projetado para trabalhar em coordenação com o software em cada veículo individual, como o ADV 110. O centro de controle móvel 1000 enviará comandos específicos de trajeto, velocidade e ação ao veículo. O veículo então pega esses comandos e controla o veículo físico usando comandos, incluindo, sem limitação, direção, propulsão, rpm, liga/desliga e similares. Tipicamente, o centro de controle móvel 1000 fornece um comando geral, enquanto o software de veículo individual controla o veículo real de modo a obedecer ao comando dado pela estação de controle. Isso permite a variação em cada veículo e mudanças fáceis de implementação, tudo isso mantendo o mesmo software do centro de controle. O software de comando e controle que pode ser usado no computador 1020 do centro de controle 1000 pode definir um trajeto predeterminado completo com velocidades, rpm e ações para o(s) veículo(s) antes de enviar os comandos para o(s) veículo(s). Esse trajeto será altamente dependente do número de veículos na área atendida. A sobreposição de ações individuais de veículo (por exemplo, ADV 110) pode ser substancialmente evitada, se não for impedida. A sobreposição de trajetos pode causar excesso de pulverização ou excesso de distribuição de materiais aplicados. Por exemplo, definir o trajeto antes de enviar veículos para o trabalho é uma primeira etapa na prevenção da sobreposição e que os veículos estão cobrindo o campo da maneira mais eficiente possível, por exemplo, minimizando o tempo gasto virando no final de uma fileira. O trajeto predeterminado também determinará tempos de partida precisos para cada veículo, assim que uma vez dois veículos alcançam o fim de uma fileira, eles não tentam virar simultaneamente resultando em uma colisão. Um veículo chegará ao final e virará antes que o outro esteja pronto para fazer a sua volta. Uma vez que o trajeto tenha sido planejado e os veículos estejam em movimento, o software de comando e controle no centro de comando móvel 1000 pode compensar quaisquer anomalias que possam ocorrer, como a quebra de um veículo e sua remoção do campo. Se isso acontecer, o operador fará o software “replanejar” os trajetos dos veículos restantes. O software de comando e controle, então, levará em consideração quais fileiras foram cobertas, quais fileiras ainda precisam ser cobertas, o número de veículos restantes e a localização desses veículos para decidir os trajetos mais eficientes.

[0058] O centro de controle móvel 1000 pode transmitir ou receber em uma frequência selecionável, tal como em uma banda de 900 MHz, ou em uma banda de 2,4 GHz ou em uma banda de 5,8 GHz, de acordo com as condições no campo. As antenas 1008 para o rádio do centro de controle móvel podem ser dispostas no mastro 1002. Naturalmente, outras frequências podem ser usadas. Além do ADV 110, o centro de controle móvel 1000 pode se comunicar bidirecionalmente com o veículo mapeador 130, tipicamente para coletar informações de mapeamento (por exemplo, sinais de mapeamento de GPS e LiDAR) sobre uma área predefinida. Depois de ser recebido do veículo mapeador 130, o centro de controle móvel 1000 pode armazenar todos os dados de mapeamento para pelo menos uma área predefinida (por exemplo, um pomar ou uma porção de um pomar). O centro de controle 1000 pode enviar dados de mapeamento para o ADV 110 em movimento, para pelo menos uma porção de uma área predefinida, ou para pelo menos uma área predefinida, dependendo da quantidade de memória disponibilizada na VCU do ADV 110.

[0059] Em algumas modalidades, o centro de controle móvel 1000 pode ser emparelhado com um ou mais caminhões repetidores (não mostrados), que podem ser dispostos ao longo da periferia de uma área predefinida, por exemplo, em que um ou mais ADVs estão tratando suas respectivas áreas predefinidas. Um caminhão repetidor pode ser uma van, como o centro de controle móvel 1000, ou algum outro veículo, que será disposto no campo. O caminhão-tanque 140 pode ter um repetidor de rádio, que pode ser útil para retransmitir e receber sinais do ADV 110 ou do veículo mapeador 130 para o centro de controle móvel 120, em caso de baixo nível ou sinais comprometidos devido à distância, intensidade do sinal, trajetos múltiplos, densidade da copa, densidade das árvores, clima ou outras causas de sinais prejudicados. O centro de controle móvel 1000 pode ter um receptor de GPS e a antena de GPS 1010 pode ser colocada em um tripé fora da van, por exemplo, até 25 pés de distância, e acoplada ao receptor de GPS por um cabo coaxial. Em algumas modalidades, o centro de controle 1000 pode ser uma estrutura permanente (tal como um edifício), ou pode ser totalmente móvel (tal como um caminhão ou uma van).

[0060] A FIG. 11 ilustra uma modalidade de uma vista interior do centro de controle móvel 1000, exclusivo da cabine de condução. O centro de controle móvel 1000 aloja pelo menos um monitor de computador com tela sensível ao toque (por exemplo, 32 polegadas) 1102, monitores de alta definição (por exemplo, 24 polegadas) 1104a-c e um rádio de base com armação montada em cremalheira 1106, concentrador Ethernet 1108, computador do centro de controle móvel 1110, e bateria reserva do centro de controle móvel 1112. Também é vista uma vista interior 1114 do dispositivo de aquecimento e ar condicionado 1006. O monitor de tela sensível ao toque 1102 permite que um operador/supervisor do centro de controle móvel faça alterações dinâmicas na operação do ADV 110, incluindo, sem limitação, PARADA, velocidade (por exemplo, aceleração/desaceleração), embreagem (engatada/desengatada), sentido, direção, lado de pulverização, fluxo, e vazão e configurações de luz do ADV. Todos os alertas e avisos do sistema são recebidos e exibidos no monitor 1102. Além disso, o monitor de alta definição 1104a pode ser usado pelo operador/supervisor do centro de controle móvel para exibir alimentações de vídeo ao vivo das câmeras dianteira/traseira 240, 242 do ADV 110, em uma configuração de exibição selecionada, permitindo que o operador/supervisor do centro de controle móvel tenha consciência situacional completa do estado do sistema 100, incluindo o ADV 110.

[0061] Em certas modalidades, o rádio de base 1106 pode ser usado para comunicar com todos os veículos do sistema 100. Em particular, o rádio de base 1106 recebe alimentação de rádio do ADV 110, que inclui informações de vídeo, Ethernet, CANnet e LiDAR transmitidas pelo ADV 200. O rádio de base recebe informações de geolocalização de GPS e LiDAR sobre uma área predefinida, que são armazenadas pelo computador 1110 e que criam o trajeto predefinido a ser usado pelo ADV 110. O rádio de base 1106 também pode comunicar bidirecionalmente sinais verbais entre os operadores do veículo mapeador 130 e o caminhão-tanque 140, bem como outros rádios portáteis no campo. O computador 1110 pode ser uma estação de trabalho Hewlett-Packard Z230 estilo torre, com uma CPU @ Intel® i7- 4790 a 3.60 GHz, 8 GB de RAM e um disco rígido de 1 TB, usando um sistema operacional de 64 bits. É claro que outros computadores comparáveis podem ser usados, e as especificações podem mudar conforme a tecnologia avança.

[0062] O centro de controle móvel 1000 também pode ter uma funcionalidade de vigilância por vídeo. Essa função de vigilância por vídeo pode ser usada para visualizar um veículo remoto (como o ADV 110) e seu entorno imediato durante a operação, ou durante, por exemplo, uma parada de emergência ou um erro do sistema. O operador pode usar a alimentação de vídeo, por exemplo, das câmeras dianteira e traseira 928, 930 na FIG. 9, para inspecionar visualmente um veículo selecionado quanto a uma falha que causa uma parada de emergência ou erro do sistema, bem como para visualizar o progresso adequado do ADV 110 em seu trajeto determinado. Isso reduz a necessidade de um operador humano inspecionar fisicamente o veículo. Uma rede de câmera baseada em IP pode ser usada, e a alimentação de vídeo do ADV 110 pode ser transmitida através de uma rede de rádio de malha privada, bem como uma rede celular comercial. Embora existam inúmeros sistemas de vídeo adequados, as modalidades aqui descritas podem usar um sistema de vídeo externo produzido pela Axis Communications AB, Suécia, Lund. Como uma alimentação de vídeo, particularmente de múltiplos ADV 110, pode usar uma quantidade substancial de largura de banda, as modalidades permitem que o fluxo de vídeo seja desligado seletivamente para ajudar a maximizar a largura de banda de rádio. Em algumas modalidades, uma rede de rádio de malha pode ser configurada em duas LANs separadas (rede de área local), para separar os sinais de comando e controle dos fluxos de vídeo. Em outras modalidades, usando uma alimentação combinada de rádio e vídeo, os rádios irão automaticamente largar a alimentação de vídeo para liberar largura de banda para os sinais de comando e controle mais importantes, uma vez que a intensidade do sinal se degrada para um nível predeterminado. O monitoramento de eventos adversos do ADV 110 é possível porque o sistema grava automaticamente a alimentação de vídeo a partir de um tempo definido antes e depois de uma parada de emergência ser acionada. A alimentação de vídeo, no entanto, pode ser importante para monitorar o progresso aceitável do ADV 110 durante a operação, porque uma vez que o veículo ADV 110 é coberto por uma copa de árvore, a localização geográfica do GPS se torna o principal método para mover um veículo ao longo do trajeto desejado. Devido à possibilidade de sinais GPS defeituosos, e movimento errante resultante, o vídeo pode ser usado para verificar que o veículo ADV 110 está dirigindo para o centro de uma fileira, e não se deslocando para um lado.

[0063] A FIG. 12 ilustra uma modalidade do sistema de comunicação e posicionamento 1200 do centro de controle móvel 1000. O sistema é alimentado pelo gerador 1202, que pode ser similar ao gerador 100k de 7kW. O gerador 1202 pode fornecer bateria de reserva 1204, que é representada como bateria 1112 na FIG. 11. O gerador 1202 e a bateria 1204 podem servir como plataforma de energia para o computador 1206, que recebe e processa as informações recebidas do concentrador Ethernet 1208. Por sua vez, o concentrador Ethernet 1208 comunica bidirecionalmente com cada um dos computadores 1206, Power over Ethernet 1218 (que comunica sinais de rádio), receptor de GPS 1232 e parada de emergência 1234. O Power over Ethernet 1218 fornece energia ao transceptor de rádio 1216, que comunica sinais através de pelo menos uma antena de 900 MHz 1210, antena de 2,4 GHz 1212 ou antena de 5,8 GHz 1214. Esses sinais podem ser comunicados entre o ADV 110, o veículo mapeador 130, o caminhão-tanque 140 ou rádios portáteis no campo. De modo similar, a antena de GPS 1230 recebe sinais GIS em tempo real em relação à posição do centro de controle móvel 1000. Esses sinais de GPS são comunicados pelo receptor de GPS, no formato Ethernet, ao concentrador Ethernet 1218. O computador 1206 pode se comunicar com a entrada de tela sensível ao toque e o monitor de exibição 1220, que é similar ao visor 1102 para enviar comandos e receber dados de todo o sistema. O monitor 1222, que pode ser similar ao monitor 1104a, é montado próximo ao monitor 1220. O monitor 1222 pode ser configurado para exibir sinais de vídeo em tempo real do ADV 110, de modo que o operador de controle possa estar ciente da localização do ADV 110 enquanto estiver operando. O monitor 1224 e o monitor 1226 podem ser usados para apresentar informações relacionadas ao ADV 110, veículo mapeador 130 ou caminhão-tanque 140, bem como ao centro de controle móvel 120.

[0064] A FIG. 13 é uma ilustração do veículo mapeador 1300, que é fisicamente e funcionalmente similar ao veículo mapeador 130. O veículo mapeador 1300 é usado para identificar, selecionar e criar mapas de trajetos predefinidos em regiões predefinidas, por exemplo, de um pomar. O veículo mapeador 1300 pode ser um veículo todo-o-terreno (ATV) para navegar facilmente pelos trajetos densos e tortuosos entre árvores dos pomares. O veículo mapeador 1300 pode incluir o receptor de GPS dianteiro 1302 e o receptor de GPS traseiro 1303, que podem ser receptores RTK-DGPS, para obter a informação posicionai mais precisa disponível. No entanto, como as copas das árvores dos pomares podem ser extremamente densas, criando trajetos múltiplos e atenuando os sinais de satélite de entrada, o veículo mapeador 1300 pode utilizar o sensor LiDAR 1306. O sensor LiDAR 1306 fornece uma localização precisa do tronco de árvores de árvores em uma porção selecionada do pomar e descrições precisas do trajeto em relação às posições reais dos troncos das árvores. Essas informações podem ajudar o ADV 110 a identificar, selecionar, verificar e seguir um trajeto predefinido. As informações do GPS e LiDAR sensoreadas pelo veículo mapeador 1300 podem ser transmitidas ao centro de controle móvel 1000 através do rádio do veículo mapeador 1300, o qual é acoplado à antena de 900 MHz, antena de 2,4 GHz e antena de 5,8 GHz, respectivamente. O veículo mapeador 1300 também pode ser um veículo de suporte para operações de campo, que transporta combustível diesel, óleo hidráulico, óleo de motor (tanques em 1320) e ferramentas básicas e peças (não mostradas) para facilitar os reparos no campo. O veículo mapeador 1300 inclui um computador tipo tablet com software para assistir à operação de pulverização em andamento. O laser planar 1306 pode ser um sensor LiDAR modelo VLP-163D da Velodyne LiDAR, Morgan Hill, CA, EUA. Em alternativa, pode ser usado um modelo LMS-151 da Sick AG, Waldkirch im Breisgau, DE. Um exemplo não limitativo do veículo mapeador 1300 pode ser um veículo todo-o-terreno Polaris® Ranger Crew Diesel 4x4, usando um motor Kohler de 1028 cc, 3 cilindros e 24 HP. Além disso, um computador portátil pode ser usado com o veículo mapeador 1300 para auxiliar no mapeamento em tempo real e reduzir a quantidade de pós-processamento realizada para criar um mapa. O laptop pode ter especificações similares ao computador 1110 do centro de controle móvel.

[0065] A FIG. 14 é uma ilustração de uma modalidade do sistema de posicionamento do veículo mapeador 1400, que pode ser usado no veículo mapeador 1300. O sistema de posicionamento do veículo mapeador 1400 se comunica com o centro de controle móvel 120, para fornecer mapeamento de pomares e dados de trajetos. O sistema 1400 pode ser configurado para uso com um veículo mapeador, como o veículo mapeador 130, ou o veículo mapeador 1300. O sistema 1400 pode incluir a antena de GPS dianteira 1402 e a antena de GPS traseira 1403 para detectar sinais de GPS pelo receptor de GPS 1404. Sinais de GPS podem ser recebidos pela VCU 1406 de maneira similar à VCU 518, se disponível no sistema 1400. A VCU 1406 pode gerar comandos relacionados ao GPS que podem ser usados no movimento do ADV 110. O laser planar 1410 gera o sinal de LiDAR 1411, que fornece uma imagem digitalizada, representativa de um trajeto predefinido em uma área predefinida de um campo. O sinal de LiDAR 1411 pode ser processado no processador de OD/OA, se disponível, que pode ser semelhante ao processador de OD/OA 512. O comutador Ethernet HI-REL 1408, se necessário, pode comunicar bidirecionalmente os sinais com o receptor de GPS 1404 e, se disponível, com a VCU 1406 e o processador de OD/OA 1412. O comutador HI-REL 1408 pode comunicar bidirecionalmente os sinais recebidos com o comutador Power over Ethernet do transceptor 1414, e depois com o transceptor de rádio 1416, que comunica os sinais através de uma de várias frequências, como representado pela antena de 900 MHz 1418, antena de 2,4 GHz 1419 ou antena de 5,8 GHz 1420. Usando o transceptor de rádio 1416, o rádio do veículo mapeador pode servir como estação repetidora secundária para maior cobertura de rádio no campo. Como acima, o comutador de pacotes de transceptores POE 522 pode ser um modelo VHDC- 24V-50W da Rajant Corp., Malvern, PA, EUA. O transceptor de rádio 524 pode ser um modelo LX-4 da Rajant Corp., Malvern, PA, EUA. A antena 526 de 900 MHz pode ser um Modelo 08-ANT-0922 da MP Antennas, LTD, Elyria, OH, EUA. A antena 527 de 2,4 GHz pode ser uma antena modelo TRAB24003P e a antena 528 de 5,8 GHz pode ser um modelo TRAB58003P, ambos da Laird USA, Earth City, MO EUA. As antenas de GPS 502, 503 podem ser antenas Zephyr 2 (robustas) e o transceptor de GPS 504 pode ser o Modelo BX982, todos da Trimble Navigation Limited, Sunnyvale, CA EUA.

[0066] A FIG. 15 ilustra uma modalidade do caminhão-tanque 1500, que também pode ser configurado com um repetidor de rádio no mesmo, para ajudar o centro de controle móvel 120 com comunicações de campo. O caminhão-tanque 1500 pode ser fisicamente e funcionalmente similar ao caminhão-tanque 140. O caminhão-tanque 1500 pode ser usado para misturar material pré-selecionado na bomba para prover uma solução pré-misturada. O caminhão-tanque 1500 pode ser usado para abastecer/reabastecer o ADV 110 durante as operações no campo. Consequentemente, o caminhão-tanque 1500 pode ter três tanques: um tanque para o combustível 1502, um tanque para a solução pré-misturada 1504 e um tanque para o fluido hidráulico 1506. A capacidade total para essa modalidade de caminhão-tanque 1500 pode ser de cerca de 2400 galões. É claro que outros petroleiros com diferentes capacidades e arranjos de tanques podem ser usados. O caminhão-tanque 1500 é tipicamente implantado em uma região predeterminada de caminhões- tanque, uma “área de manobra”, que pode estar próxima às áreas pulverizadas pelo ADV 110. Quando o ADV 110 percebe que está com pouco combustível, solução hidráulica ou solução pré-misturada, o ADV 110 envia um sinal para controlar o veículo 120, que envia um sinal (texto, voz ou dados digitais) para o caminhão-tanque 1500 auxiliar o ADV 110. Alternativamente, o ADV 110 pode se mover na proximidade da área de manobra. O caminhão-tanque 1500 também contém ferramentas e peças de reposição (não mostradas) para facilitar os reparos em campo. O caminhão-tanque 1500 também pode ter uma rede de comunicações de repetidor de rádio (FIG. 16) para facilitar ainda mais a cobertura de rádio dentro de um campo de operações.

[0067] A FIG. 16 ilustra uma modalidade da rede de comunicações de repetidor de rádio 1600, como pode ser usado pelo caminhão-tanque 140 para intensificar a cobertura de rádio entre o centro de controle móvel 120 e outros veículos no sistema 100, bem como pessoal com rádios portáteis, em um campo de operações. A rede de comunicações por repetidor de rádio 1600 pode ter uma antena de GPS 1602 e um receptor de GPS 1604, que proveem ao centro de controle móvel 120 a sua localização no campo. O receptor 1604 transmite o sinal de GPS para o concentrador Ethernet 1606, que entrega a informação posicional ao transceptor POE 1608. O transceptor 1610 recebe o sinal de informação posicional do POE 1608, tipicamente no formato Ethernet. O sinal de informação posicional é então transmitido para o centro de controle móvel 120 usando uma das várias bandas de frequência pela antena de rádio correspondente de 900 MHz 1612, 2,4 GHz 1614 ou 5,8 GHz 1618. Claro que, se uma ou mais outras frequências forem usadas dentro do sistema 100, a rede de comunicações por repetidor de rádio 1600 utilizaria um transceptor e uma antena correspondente apta para as outras frequências. Como acima, o comutador de pacotes de transceptores POE 522 pode ser um modelo VHDC-24V-50W da Rajant Corp., Malvern, PA, EUA. O transceptor de rádio 524 pode ser um modelo LX-4 da Rajant Corp., Malvern, PA, EUA. A antena 526 de 900 MHz pode ser um Modelo 08-ANT-0922 da MP Antennas, LTD, Elyria, OH, EUA. A antena 527 de 2,4 GHz pode ser uma antena modelo TRAB24003P e a antena 528 de 5,8 GHz pode ser um modelo TRAB58003P, ambos da Laird USA, Earth City, MO EUA. As antenas de GPS 502 podem ser uma antena Zephyr 2 (robusta) e o transceptor de GPS 504 pode ser o Modelo BX982, todos da Trimble Navigation Limited, Sunnyvale, CA EUA.

[0068] A FIG. 17 ilustra uma modalidade de um sistema de mistura automatizado 1700, que pode ser usado com o caminhão-tanque 140. O sistema 1700 pode ser disposto e acoplado ao caminhão-tanque 140, ou pode ser separado. Além disso, enquanto o sistema 1700 representa um sistema de mistura com três entradas químicas, o sistema de mistura 1700 poderia ter mais ou menos entradas químicas. O sistema de mistura automatizado 1700 pode incluir três tanques de entradas químicas 1702a-c, cujo fluxo é controlado pela válvula de saída variável 1704a-c. A saída de cada válvula 1704a-c pode ser controlada independentemente pelas entradas de controle 1705a-c, respectivamente. As válvulas 1704a-c são descarregadas respectivamente nos dispositivos de medição 1706a-c, onde a quantidade de fluido descarregado pode ser medida. O dispositivo de medição 1706a-c pode ser uma escala ou pode ser um fluxímetro contínuo. O dispositivo de medição 1706a-c fornece um sinal de realimentação ao controle de computador 1708, em que a quantidade de fluxo através das válvulas 1704a-c pode ser determinada e ajustada. O tanque 1710 do caminhão-tanque, que pode ser similar ao tanque 1504 na FIG. 15, pode receber as soluções medidas independentemente para fornecer uma solução pré-misturada que será administrada pelo ADV 110.

[0069] A FIG. 18 ilustra um ambiente de pomar no qual o sistema 1800 está operando. O sistema 1800 pode ser funcionalmente e fisicamente similar ao sistema 100. Ou seja, o ADV 1810a, 1810b pode ser similar ao ADV 110; o centro de controle móvel 1820 pode ser similar ao centro de controle móvel 120; o veículo mapeador 1830 pode ser similar ao veículo mapeador 130; e o caminhão-tanque 1840 pode ser similar ao caminhão- tanque 140. O caminhão-tanque 1840 está incluído no sistema 1800 para tarefas de pulverização, mas pode ser dispensado para outras tarefas agrícolas. O centro de controle móvel 1820 pode coletar informações de pesquisa do pomar do veículo mapeador 1830, e pode gerar uma respectiva área não sobreposta predefinida e respectivo(s) trajeto(s) não sobreposto(s) predefinido(s) para cada ADV. Assim, o ADV 1810a pode ser programado para seguir um respectivo trajeto não sobreposto predefinido 1808 em uma respectiva área não sobreposta predefinida 1806, por exemplo, do pomar de árvores 1802. O ADV 1810a pode usar LiDAR para verificar seu trajeto e GPS para verificar sua área. O respectivo trajeto não sobreposto predefinido 1808 pode ser um trajeto dianteiro em serpentina que desvia através da respectiva área não sobreposta predefinida 1806. À medida que o ADV 1810a segue uma linha reta do trajeto dianteiro em serpentina, ele alcança um retorno, durante o qual o ADV 1810a executa uma volta. Tipicamente, durante uma volta, a pulverização pode ser interrompida temporariamente e retomada quando a volta estiver concluída ou quase concluída. De modo similar, o ADV 1810b pode seguir um respectivo(s) trajeto(s) não sobreposto(s) predefinido(s) correspondente(s) em uma respectiva área não sobreposta predefinida correspondente. Para melhorar a eficiência, a área atribuída ao ADV 1810a e os trajetos atribuídos ao ADV 1810a, conforme identificados pelo veículo mapeador 1830, e como formados pelo software de comando e controle no centro de controle móvel 1820, não se sobrepõem à área atribuída ao ADV 1810b e aos trajetos atribuídos ao ADV 1810b. O GPS e o LiDAR verificam, respectivamente, que uma determinada respectiva área não sobreposta predefinida e uma determinada respectiva área não sobreposta predefinida estão sendo seguidas por um respectivo ADV. Usando o sistema 1800, múltiplos ADVs 1810x podem ser implantados em um grande pomar para aplicar autonomamente pelo menos uma solução pré-misturada a árvores dentro do pomar. Um ADV pode usar LiDAR ou uma alimentação de vídeo para o centro de controle móvel 1820 para verificar seu trajeto e posicionamento ao longo do trajeto. Claramente, o sistema 1800 pode ser usado em um ou mais pomares ou porções de pomares.

[0070] Tanto o ADV 1810a quanto o ADV 1810b podem ser monitorados e controlados pelo centro de controle móvel 1820. Enquanto o ADV 1810a,b está pulverizando uma solução pré-misturada no pomar 1802, o caminhão-tanque 1840 espera na área de manobra 1812, para uma necessidade conforme indicada pelo ADV 1810a,b e como determinado no centro de controle móvel 1820. O centro de controle móvel 1820 pode monitorar o ADV 1810a,b e pode enviar um comando para o caminhão- tanque 1840 para atender ao ADV 1810a, por exemplo, em uma porção designada da área de manobra 1812, para que a adição de solução pré- misturada, combustível ou fluido hidráulico possa ser reabastecida conforme necessário no ADV 1810a. Pode ser menos problemático para o ADV 1810 encontrar o caminhão-tanque 1840 na área de manobra 1812 do que o caminhão-tanque 1840 se mover entre as árvores do pomar 1802.

[0071] O veículo mapeador 1830 pode ser disposto em uma área não mapeada 1814 do pomar 1802. O veículo mapeador 1830 pode subir e descer as fileiras da área 1814, usando GPS e LiDAR, para determinar e identificar um futuro trajeto predefinido 1816 em uma nova área predefinida 1814. Conforme o veículo mapeador se move sobre a área 1814, ele transmite as informações correspondentes de GPS e LiDAR sobre a área 1814 para o centro de controle móvel 1820, até que o mapeamento da área 1814, ou de uma porção da mesma, seja concluído.

[0072] As FIG. 19A-F ilustram a configuração física de um ADV 110 típico. Na FIG. 19A, é mostrado o perfil lateral direito 1900 (frontal, direito) do ADV 110; na FIG. 19B, é mostrado o perfil lateral esquerdo 1910 (frontal, esquerdo) do ADV 110. Na FIG. 19C, o ADV 110 é ilustrado como perfil frontal 1920; na FIG. 19D, o ADV 110 é ilustrado pelo perfil traseiro direto 1930. Na FIG. 19E, o ADV 110 é ilustrado pelo perfil em perspectiva frontal esquerdo 1940; na FIG. 19F, o ADV 110 é ilustrado pelo perfil em perspectiva frontal traseiro direito 1950. Em geral, o ADV 110 pode ter cerca de 102” de largura, cerca de 276” de comprimento e cerca de 67” de altura. Tipicamente, uma porção do corpo é aproximadamente cilíndrica. Nos perfis 1900, 1910, 1930, 1940 e 1950, a porção frontal 1960 é mostrada distintamente inclinada para cima a partir da extremidade dianteira 1980 do chassi do veículo em direção ao topo do corpo cilíndrico 1970. Essa característica pretende desviar as copas densas da vegetação, como pode ser visto em um pomar comercial, facilitando assim o avanço do ADV 110, particularmente em copas de vegetação muito densas, por exemplo, um pomar de amendoeiras, um vinhedo ou um campo aberto de culturas em fileiras. Além disso, o corpo do veículo alongado provê uma configuração de veículo que maximiza o espaço disponível para tanques de fluido e equipamento operacional, mantendo um perfil elegante com uma frente inclinada para cima que facilita a passagem do ADV 110 através da copa da vegetação. O atuador de implemento traseiro e o implemento podem ser modificados para incluir qualquer tarefa de campo agrícola, incluindo, sem limitação, pulverização, adubação, plantio, aração, lavra ou espalhamento.

[0073] Uma versão modificada do ADV 110 adequada para um vinhedo pode ter cerca de 213,36 cm de largura e 571,5 cm de comprimento, ter um perfil similar e usar um motor a diesel turbo de 4 cilindros. Também pode ter um tanque de solução pré-misturada de aço inoxidável de 600 galões, um tanque de combustível diesel de 60 galões e um tanque de combustível hidráulico de 60 galões. Tal como com o ADV 110 em escala total, o motor impulsiona uma bomba hidráulica, que aciona as rodas 202a-d. O alojamento da ventoinha de dispersão traseira 230 e o duto de distribuição 232 do ADV 110 modificado podem ser configurados para pulverizar completamente duas fileiras adjacentes de videiras, permitindo o movimento a cada duas filas através da área predefinida do vinhedo, aumentando a eficiência. Outras modalidades do ADV 110 podem ser fabricadas para satisfazer a largura da fileira de praticamente qualquer cultura cultivada. Outras estruturas, controles e funções podem ser similares a um ADV 110 em escala total, que pode ser usado para pomares de árvores ou aplicações de culturas em campo aberto, incluindo culturas anuais ou perenes.

[0074] Modalidades do método podem ser derivadas do precedente, incluindo, sem limitação, determinar de modo autônomo o trajeto dianteiro com um sensor de visão dianteira; seguir de modo autônomo o trajeto dianteiro; e enquanto segue o trajeto dianteiro, realizar de modo autônomo uma tarefa agrícola predeterminada no trajeto dianteiro. O trajeto dianteiro pode ser o trajeto dianteiro adjacente a uma fileira ou fileiras de árvores ou videiras ou culturas. Seguir o trajeto dianteiro pode ser seguir o trajeto dianteiro entre uma fileira ou fileiras adjacentes de árvores ou videiras ou culturas em fileiras. A determinação do trajeto dianteiro pode incluir a determinação de uma área contendo o trajeto dianteiro usando um sensor de GPS. O método pode incluir utilizar um veículo autônomo de distribuição para executar um veículo agrícola predeterminado e comunicar uma localização do trajeto dianteiro do veículo autônomo de distribuição para um centro de controle móvel. A determinação do trajeto dianteiro com um sensor de visão dianteira pode ser realizada por um veículo mapeador. Além disso, o método pode incluir baixar um trajeto dianteiro pré-identificado, comparar o trajeto dianteiro atual ao trajeto dianteiro baixado e corrigir autonomamente um título correspondente ao trajeto dianteiro baixado, usando o sensor de visão dianteira e o sensor de GPS. O método pode incluir adicionalmente baixar um trajeto dianteiro em serpentina predefinido com voltas dentro de uma área predefinida, mover-se de modo autônomo ao longo do trajeto dianteiro em serpentina predefinido, realizar de modo autônomo uma tarefa agrícola predeterminada, exceto durante uma volta, em que o trajeto dianteiro em serpentina predefinido é identificado por um sensor LiDAR de visão dianteira, e a área predefinida é identificada por um sensor de GPS.

[0075] Os exemplos aqui usados destinam-se apenas a facilitar uma compreensão das formas em que a invenção pode ser praticada e a permitir ainda que os versados na técnica pratiquem as modalidades da invenção. Consequentemente, os exemplos e modalidades aqui descritas não devem ser interpretados como limitativos do escopo da invenção, que é definido apenas pelas reivindicações anexas e pela lei aplicável. Além disso, observa-se que números de referência semelhantes representam partes semelhantes nas várias vistas dos desenhos, embora nem todas as figuras possam repetir cada característica mostrada em outra figura para não obscurecer certas características ou sobrecarregar a figura com indicações repetitivas. Entende- se que a invenção não está limitada à metodologia, dispositivos, aparelhos, materiais, aplicações, etc. específicos aqui descritos, uma vez que estes podem variar. Deve-se entender também que a terminologia aqui usada é usada com o propósito de descrever apenas modalidades particulares, e não pretende limitar o escopo da invenção.

Claims

1. Sistema agrícola robótico, compreendendo: veículos autônomos de distribuição (140, 1810), cada um sendo configurado para executar autonomamente uma respectiva tarefa agrícola predeterminada sobre respectivos percursos não sobrepostos predefinidos (1808) dentro de respectivas áreas não sobrepostas predefinidas (1806), em que os respectivos percursos não sobrepostos predefinidos (1808) são verificados por um respectivo sensor de visão dianteira (348) do veículo autônomo de distribuição ou por uma respectiva alimentação de vídeo (350) do veículo autônomo de distribuição ou ambos, e em que a respectiva área não sobreposta predefinida (1806) é verificada por um respectivo sensor de geolocalização (352) do veículo autônomo de distribuição, caracterizado pelo fato de que: um centro de controle (120, 1820), configurado para informar de modo sem fio aos veículos autônomos de distribuição (140, 1810) sobre os respectivos percursos não sobrepostos predefinidos (1808) e as respectivas áreas não sobrepostas predefinidas (1806).

2. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um veículo mapeador (130, 1830) configurado para identificar trajetos não sobrepostos predefinidos (1816) em respectivas áreas não sobrepostas predefinidas (1814); e o veículo mapeador (130, 1830) configurado para comunicar informações sobre os respectivos trajetos não sobrepostos predefinidos (1816) e as respectivas áreas não sobrepostas predefinidas (1814) ao centro de controle (120, 1820).

3. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada veículo autônomo de distribuição (140, 1810) compreende adicionalmente: um chassi do veículo com uma frente e uma traseira, em que o chassi do veículo frontal tem um perfil frontal inclinado para cima (1960); motores hidráulicos (204a-d) afixados ao chassi do veículo, em que os motores hidráulicos (204a-d) motivam o veículo autônomo de distribuição (140, 1810) em uma direção selecionada; uma bomba hidráulica (210) afixada ao chassi do veículo e acoplada fluidicamente para acionar os motores hidráulicos (204a-d); um motor de motivo (214) acoplado mecanicamente à, e sendo configurado para acionar, a bomba hidráulica (210), e afixado ao chassi do veículo; um atuador de implemento afixado ao chassi do veículo e acoplado ao motor de motivo (214); e, um implemento (217) acoplado ao atuador de implemento, em que o atuador de implemento pode ser um atuador mecânico ou um atuador de implemento hidráulico.

4. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um centro de controle estacionário.

5. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um centro de controle móvel (120, 1820).

6. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada veículo autônomo de distribuição (140, 1810) compreende adicionalmente: uma respectiva unidade de controle de veículo (VCU) acoplada a um respectivo sensor LiDAR de visão dianteira (348) do veículo autônomo de distribuição (ADV) e um sensor de GPS do ADV (352), o respectivo VCU gerando um comando de veículo com base no respectivo sensor LiDAR de visão dianteira (348) do ADV que sensoreia o percurso não sobreposto predefinido e um respectivo sensor de GPS do ADV (352) que sensoreia uma área não sobreposta predefinida (1806) contendo o percurso não sobreposto predefinido (1808), o comando do veículo incluindo pelo menos um de um comando de direção, um comando de propulsão, um comando de controle de aceleração, um comando de embreagem, um comando de freio de mão, um comando de tarefa agrícola predeterminada, ou um comando de controle de pressão, o respectivo veículo autônomo de distribuição (140, 1810) respondendo a pelo menos um comando de veículo.

7. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a respectiva unidade de controle de veículo recebe pelo menos uma entrada sensoreada de pelo menos um de um sensor de direção (318), um sensor de velocidade (322, 324), um sensor de pressão de embreagem (320), um sensor de atuador de implemento, ou um sensor de implemento, em que o comando do veículo inclui pelo menos um de um comando de direção, um comando de propulsão, um comando de controle de aceleração, um comando de embreagem, um comando de freio de mão, um comando de controle de pressão, ou um comando de tarefa agrícola predeterminada, a unidade de controle de veículo emitindo um comando de veículo em resposta à pelo menos uma entrada sensoreada e o respectivo veículo autônomo de distribuição (140, 1810) respondendo ao comando do veículo.

8. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um sistema de prevenção de colisão incluindo software de sistema de comando e controle que faz com que os respectivos percursos predefinidos não se sobreponham e que as respectivas áreas predefinidas não se sobreponham.

9. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um sistema de mitigação de colisão incluindo software de sistema de comando e controle que faz com que dois veículos autônomos de distribuição (140, 1810) adjacentes se aproximem um do outro sem uma colisão.

10. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um controle remoto (400), independente do respectivo chassi do veículo autônomo de distribuição (ADV), o controle remoto (400) acoplável de modo sem fio e selecionável ao respectivo ADV, o controle remoto (400) sendo configurado para sobrepor ação autônoma e operar pelo menos uma de uma função de direção, uma função de propulsão, uma função de embreagem, uma função de pressão de sistema de pulverização, uma função de pulverização, ou uma função de parada de emergência.

11. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: cada veículo autônomo de distribuição tendo: um chassi do veículo com uma frente e uma traseira, em que o chassi do veículo frontal tem um perfil frontal inclinado para cima (1960); um motor de motivo (214) afixado ao chassi do veículo; um atuador de implemento afixado ao chassi e acoplado ao motor de motivo (214); e um implemento (217) acoplado ao chassi e ao atuador de implemento, e motivado pelo atuador de implemento.

12. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um centro de controle móvel (120, 1820), configurado para informar de modo sem fio aos respectivos veículos autônomos de distribuição (140, 1810) sobre os respectivos percursos não sobrepostos predefinidos (1808) dentro das respectivas áreas não sobrepostas predefinidas (1806) e para confirmar que os veículos autônomos de distribuição (140, 1810) estão seguindo o respectivo percurso não sobreposto predefinido (1808) dentro da respectiva área não sobreposta predefinida (1806); e um veículo mapeador (130, 1830), o veículo mapeador (130, 1830) gerando os respectivos trajetos não sobrepostos predefinidos (1816) dentro das respectivas áreas não sobrepostas predefinidas (1814); e o veículo mapeador (130, 1830) configurado para comunicar informações sobre os respectivos trajetos não sobrepostos predefinidos (1816) e as áreas não sobrepostas predefinidas (1814) para o centro de controle móvel (120, 1820), em que o veículo mapeador (130, 1830) sensoreia os respectivos trajetos não sobrepostos predefinidos (1816) com um sensor LiDAR de visão dianteira (348) do veículo mapeador (130, 1830), e sensoreia as respectivas áreas não sobrepostas predefinidas (1814) com um sensor de GPS do veículo mapeador.

13. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente uma rede de comando e controle para um sistema agrícola robótico compreendendo: uma rede de rádio que acopla pelo menos um veículo autônomo de distribuição (140, 1810) a um centro de controle (120, 1820); e uma rede de vídeo que acopla pelo menos um veículo autônomo de distribuição (140, 1810) ao centro de controle (120, 1820), em que a rede de rádio é uma rede de protocolo da Internet e a rede de vídeo é uma rede de protocolo da Internet.

14. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a rede de rádio é uma rede em malha que integra a rede de vídeo e transmite uma alimentação de vídeo (350) da rede de vídeo e sinais de rádio para o centro de controle (120, 1820).

15. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a rede de rádio é uma rede em malha separada da rede de vídeo.

16. Sistema agrícola robótico de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a rede de rádio é uma rede celular.

17. Método para um sistema agrícola robótico, método esse que compreende: determinar de modo autônomo um percurso dianteiro não sobreposto (1808); seguir de modo autônomo o percurso dianteiro não sobreposto (1808); e, ao seguir o percurso dianteiro não sobreposto (1808), realizar de modo autônomo e seletivo uma tarefa agrícola predeterminada no percurso dianteiro não sobreposto (1808); caracterizado pelo fato de que compreende ainda: comunicar uma localização do percurso dianteiro não sobreposto (1808) para um centro de controle.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que realizar de modo autônomo uma tarefa agrícola predeterminada compreende adicionalmente: utilizar um veículo autônomo de distribuição (140, 1810) para realizar de modo seletivo a tarefa agrícola predeterminada.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: baixar para o veículo autônomo de distribuição (140, 1810) um percurso dianteiro não sobreposto predeterminado (1808); comparar um percurso dianteiro atual ao percurso dianteiro não sobreposto pré-identificado baixado (1808); e corrigir de modo autônomo um título correspondendo a um percurso dianteiro não sobreposto baixado (1808), usando um sensor de visão dianteira (348) no veículo autônomo de distribuição (140, 1810).