RU2790688C1

RU2790688C1 - Robot-sprayer for gardening

Info

Publication number: RU2790688C1
Application number: RU2022113816A
Authority: RU
Inventors: Леонид Анатольевич Марченко; Артем Юрьевич Спиридонов
Filing date: 2022-05-24
Publication date: 2023-02-28

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: robot-sprayer comprises a self-propelled four-wheeled chassis in the form of a rectangular platform with front guides and rear driving wheels driven by electric motors, a power supply system, including battery packs and a solar panel, a control and navigation system, including an on-board computer, a chassis electric drive control unit, a module of an integrated navigation system, a vision system in the form of a laser optical rangefinder, digital optoelectronic, spectral and ultrasonic sensors, an automatic meteorological measuring system, including automatic meteorological sensors, a system for placing, supplying and distributing pesticide working fluids, a system for dispersing a working fluid, including a rod module, a module for treating tree and shrub crowns with insecticides and fungicides, and a module for treating trunk strips with herbicides connected to the rod module. The solar battery panel is made in the form of half of the surface of a revolution ellipsoid. Each of the cantilevered horizontal truss of the rod module is connected to a vertical movable rectangular frame by means of electric rotary mechanisms and is provided with lower suspended horizontal guides. Each rail is equipped with electrically driven horizontal movement mechanisms connected to at least two vertical posts equipped with vertical movement mechanisms and at least one post with a vertical linear actuator. Manifolds with blocks of electro-hydraulic atomizers of the working fluid and air sleeves with air nozzles are connected to the electric drive mechanisms of horizontal movement. Collectors are congruent, arcuate with length of chords of vertical collectors, at least not less than the height of the crowns with a distance between the centres of opposite arcs not less than the diameter of the treated crowns. The collectors are fixed in the centre of their arcs, and the air sleeves are made in the form of a part of a toroidal shell equidistant to the arcs of the collectors. On the rods of the vertical linear actuators, double-sided telescopic horizontal rods with electric drive mechanisms for extending and folding sections are fixed, each of which is equipped with a block of electro-hydraulic sprayers. All blocks of electro-hydraulic sprayers are connected by a communication line with an automatic control unit for the supply, flow and distribution of working fluid flows.

EFFECT: differentiated pesticide treatment of crowns of trees and shrubs and their near-trunk strips depending on the phytosanitary condition of crowns of trees and shrubs and infestation of near-trunk strips with weeds, minimization of losses of pesticides, reduction of environmental pollution by pesticides to maximum permissible concentrations, increase in productivity of the technological process.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к мобильным сельскохозяйственным роботам-опрыскивателям для обработки плодовых деревьев и ягодных кустарников инсектицидами, фунгицидами и другими средствами для защиты от вредителей и болезней.The invention relates to the field of agriculture, in particular to mobile agricultural spraying robots for treating fruit trees and berry bushes with insecticides, fungicides and other means to protect against pests and diseases.

Известен опрыскиватель для обработки многорядных высокостебельных культур, содержащий поперечную штангу с вертикальными стойками, укрепленные на них ротационные распылители и подводящие коммуникации (А. С. СССР № 581914, Кл. А 01М 7/00, 1977).A sprayer is known for processing multi-row tall crops, containing a transverse rod with vertical posts, rotary sprayers mounted on them and supply lines (AS USSR No. 581914, CL A 01M 7/00, 1977).

Недостатками известногоустройства являются полидисперсный распыл рабочей жидкости ротационным распылителем, неполная обработка верхней части кроны, ручная настройка штанги на заданную высоту растений и размер кроны, отсутствие рабочих органов для обработки гербицидами приствольных полос, что вызывает снижение эффективности опрыскивания, потери пестицидов при обработке крон растений и, как следствие, загрязнение окружающей среды.The disadvantages of the known device are polydisperse spraying of the working fluid with a rotary sprayer, incomplete processing of the upper part of the crown, manual adjustment of the rod to a given plant height and crown size, the absence of working bodies for treating tree trunks with herbicides, which causes a decrease in spraying efficiency, loss of pesticides during the treatment of plant crowns and, as a result, environmental pollution.

Известен консольный широкозахватный опрыскиватель, содержащий движитель, на остове которого размещена рама с двумя консольно-поворотными штангами, снабженными стойками с распылителями. емкостью с рабочей жидкостью, насосом и системой нагнетающих трубопроводов, улавливателями рабочей жидкости с дренажными трубами, всасывающими трубопроводами и эжекторами ( RU 2467571, МПК А 01М 7/00, 2010).Known cantilever wide-sprayer, containing propulsion, on the skeleton of which is placed a frame with two cantilever-swivel rods, equipped with racks with sprayers. a container with a working fluid, a pump and a system of injection pipelines, traps of the working fluid with drainage pipes, suction pipes and ejectors (RU 2467571, MPK A 01M 7/00, 2010).

Недостатками известного опрыскивателя являются ограниченный спектр технологических операций при внесении пестицидов за один проход опрыскивателя, направленный только на внесение средств защиты растений от вредителей и болезней, причем сплошным способом, недостаточная адаптации вертикальных рабочих органов с распылителями к размерам и форме растений, что приводит излишнему расходу пестицидов, и неравномерному распределению рабочей жидкости по вегетативной части растений, снижающем качество обработки.The disadvantages of the known sprayer are a limited range of technological operations when applying pesticides in one pass of the sprayer, aimed only at applying plant protection products from pests and diseases, and in a continuous way, insufficient adaptation of vertical working bodies with sprayers to the size and shape of plants, which leads to excessive consumption of pesticides , and uneven distribution of the working fluid over the vegetative part of plants, which reduces the quality of processing.

Известен мобильный робот-опрыскиватель для обработки пестицидами пропашных овощных и низкорастущих ягодных культур, содержащий самодвижущееся четырехколесное шасси в виде горизонтальной рамы, заднюю и фронтальную вертикальные прямоугольные рамы с подвижными направляющими, заднюю и фронтальную горизонтальные штанги с механизмами подъема и опускания штанг, систему автономного электропитания в виде блока бортовых аккумуляторных батарей и панель солнечной батареи с множеством объединенных фотоэлементов, выполненную в виде половины поверхности сплюснутого сфероида вращения, систему управления и навигации в виде бортового компьютера, модуль интегрированной навигационной системы, блок управления электроприводами шасси, систему технического зрения, включающую установленные на фронтальной штанге трехмерный сканирующий лазерный оптический дальномер и цифровые оптико-электронные датчики, систему пенообразования и внесения пестицидов, включающую блок автоматического управления подачей, расходом и распределением рабочих растворов пестицидов и сжатого воздуха, связанный интерфейсом с центральным процессором бортового компьютера, гидравлические и пневматические коммуникации, соединенные с модулями пенообразования и внесения пестицидов, ультразвуковые датчики, бак и миксер для рабочих растворов пестицидов, насосный агрегат, источник сжатого воздуха с пневматическим оборудованием, модули пенообразования и внесения пестицидов (RU № 2731082, МПК А 01М 7/00, 2019).Known mobile robot sprayer for pesticide treatment of tilled vegetable and low-growing berry crops, containing a self-propelled four-wheeled chassis in the form of a horizontal frame, rear and front vertical rectangular frames with movable guides, rear and front horizontal bars with mechanisms for raising and lowering the bars, an autonomous power supply system in in the form of an onboard battery pack and a solar panel with a plurality of combined photocells, made in the form of half the surface of an oblate spheroid of rotation, a control and navigation system in the form of an onboard computer, an integrated navigation system module, a chassis electric drive control unit, a vision system, including those installed on the front boom, a three-dimensional scanning laser optical rangefinder and digital optoelectronic sensors, a system for foaming and introducing pesticides, including an automatic control unit for supply, flow and distribution of working solutions of pesticides and compressed air, interfaced with the central processor of the on-board computer, hydraulic and pneumatic communications connected to the modules for foaming and applying pesticides, ultrasonic sensors, a tank and a mixer for working solutions of pesticides, a pumping unit, a source of compressed air with pneumatic equipment, foaming and pesticide application modules (RU No. 2731082, MPK A 01M 7/00, 2019).

Недостатком известного робота-опрыскивателя являются ограниченные технологические возможности, вследствие обработки пестицидами только низкорастущих пропашные культуры, поскольку его устройство не приспособлено для обработки пестицидами высоких деревьев и кустарников садовых насаждений.A disadvantage of the known robotic sprayer is its limited technological capabilities due to pesticide treatment of only low-growing row crops, since its device is not suitable for pesticide treatment of tall trees and shrubs of garden plantings.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей робота-опрыскивателя для садоводства, снижение норм внесения пестицидов, сведение к минимуму потерь пестицидов, уменьшение рисков загрязнения окружающей среды, повышение производительности технологического процесса обработки пестицидами за счет дифференцированной обработки крон садовых насаждений и приствольных полос пестицидами в зависимости от фитосанитарного состояния деревьев и кустарников,.The technical objective of the invention is to expand the technological capabilities of a robot sprayer for horticulture, reduce pesticide application rates, minimize pesticide losses, reduce the risks of environmental pollution, increase the productivity of the technological process of pesticide treatment due to differentiated treatment of crowns of garden plantations and tree trunks with pesticides, depending on phytosanitary condition of trees and shrubs.

Поставленная техническая задача достигается тем, что у робота-опрыскивателя для садоводства, содержащего самоходное четырехколесное шасси в виде прямоугольной платформы с передними направляющими и задними ведущими колесами с приводом от электромоторов, систему электропитания, включающую блоки аккумуляторных батарей и панель солнечной батареи, систему управления и навигации, включающую бортовой компьютер, блок управления электроприводами шасси, модуль интегрированной навигационной системы, систему технического зрения в виде лазерного оптического дальномера, цифровых оптико-электронных, спектральных и ультразвуковых датчиков, автоматическую метеорологическую измерительную систему, включающую автоматические метеорологические датчики, систему размещения, подачи и распределения рабочих жидкостей пестицидов, систему диспергирования рабочей жидкости, включающую штанговый модуль, подсоединенные к штанговому модулю модуль обработки инсектицидами и фунгицидами крон деревьев и кустарников и модуль обработки гербицидами приствольных полос гербицидами, согласно изобретению, панель солнечной батареи выполнена в виде половины поверхности эллипсоида вращения с большей осью, параллельной продольной оси симметрии робота-опрыскивателя, каждая из консольно-поворотных горизонтальных ферм штангового модуля соединена с вертикальной подвижной прямоугольной рамой посредством поворотных механизмов с электроприводом и снабжена нижними подвесными горизонтальными направляющими с установленными на каждой направляющей электроприводными механизмами горизонтального перемещения, соединенными по крайней мере с двумя вертикальными стойками, снабженными механизмами вертикального перемещения и, по крайней мере, одной стойкой с вертикальным линейным актуатором, при этом к электроприводным механизмам горизонтального перемещения присоединены коллекторы с блоками электрогидравлических распылителей рабочей жидкости и воздушные рукава с воздушными соплами, причем коллекторы выполнены конгруэнтными, дугообразными, с длиной хорд вертикальных коллекторов, по крайней мере, не менее высоты крон с расстоянием между центрами противоположных дуг не менее диаметра обрабатываемых крон, причем коллекторы закреплены в центре их дуг, и воздушные рукава выполнены в виде части торобразной оболочки эквидистантно дугам коллекторов, а на штоках вертикальных линейных актуаторов закреплены двухсторонние телескопические горизонтальные штанги с электроприводными механизмами выдвижения - складывания секций, каждая из которых снабжена блоком электрогидравлических распылителей, причем все блоки электрогидравлических распылителей соединены линией связи с блоком автоматического управления подачей, расходом и распределением потоков рабочей жидкости.The set technical task is achieved by the fact that the robot sprayer for gardening, containing a self-propelled four-wheeled chassis in the form of a rectangular platform with front guides and rear drive wheels driven by electric motors, a power supply system, including battery packs and a solar panel, a control and navigation system , including an on-board computer, a chassis electric drive control unit, an integrated navigation system module, a vision system in the form of a laser optical rangefinder, digital optoelectronic, spectral and ultrasonic sensors, an automatic meteorological measuring system, including automatic meteorological sensors, a placement, supply and distribution system working fluids of pesticides, a system for dispersing the working fluid, including a rod module, a module for treating trees and shrubs with insecticides and fungicides connected to the rod module, and a module b treatment of near-stem strips with herbicides, according to the invention, the solar battery panel is made in the form of a half of the surface of an ellipsoid of revolution with a larger axis parallel to the longitudinal axis of symmetry of the robot sprayer, each of the cantilever-rotary horizontal trusses of the rod module is connected to a vertical movable rectangular frame by means of rotary mechanisms with an electric drive and is equipped with lower suspended horizontal guides with electric drive mechanisms of horizontal movement installed on each guide, connected to at least two vertical racks equipped with vertical movement mechanisms and at least one rack with a vertical linear actuator, while to the electric drive mechanisms of the horizontal displacement, collectors with blocks of electro-hydraulic atomizers of the working fluid and air hoses with air nozzles are connected, and the collectors are made congruent, arcuate with a length of chords of vertical collectors at least not less than the height of the crowns with a distance between the centers of opposite arcs not less than the diameter of the processed crowns, and the collectors are fixed in the center of their arcs, and the air sleeves are made as part of a torus-shaped shell equidistant to the arcs of the collectors, and on the rods of the vertical linear actuators, double-sided telescopic horizontal rods with electric drive mechanisms for extending and folding sections are fixed, each of which is equipped with a block of electro-hydraulic sprayers, and all blocks of electro-hydraulic sprayers are connected by a communication line with an automatic control unit for supply, flow and distribution of working fluid flows.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлен робот-опрыскиватель для садоводства, вид сзади; на фиг. 2 - то же, вид сверху.Figure 1 shows the robot sprayer for gardening, rear view; in fig. 2 - the same, top view.

Робот-опрыскиватель для садоводства содержит самоходное четырехколесное шасси, систему электропитания, систему управления и навигации, систему технического зрения, автоматическую метеорологическую измерительную систему, систему размещения, подачи, распределения потоков и диспергирования рабочей жидкости пестицидов.SUBSTANCE: robot sprayer for gardening contains a self-propelled four-wheeled chassis, a power supply system, a control and navigation system, a vision system, an automatic meteorological measuring system, a system for placing, supplying, distributing flows and dispersing the working fluid of pesticides.

Самоходное четырехколесное шасси выполнено в виде прямоугольной платформы 1 с передними направляющими колесами 2 и задними ведущими колесами 3 с приводом от электромоторов 4.The self-propelled four-wheeled chassis is made in the form of a rectangular platform 1 with front guide wheels 2 and rear drive wheels 3 driven by electric motors 4.

Система электропитания содержит установленные на платформе 1 блоки аккумуляторных батарей 5, панель солнечной батареи 6 с множеством фотоэлементов. Форма панели солнечной батареи 6 в виде половины поверхности эллипсоида вращения обусловлена увеличенной площадью поверхности и более эффективным попаданием солнечного излучения на фотоэлементы, независимо от положения и времени естественного освещения работы робота-опрыскивателя. Посредством солнечной батареи 6 происходит подзарядка блока аккумуляторных батарей 5.The power supply system comprises battery packs 5 installed on the platform 1, a solar panel 6 with a plurality of photocells. The shape of the solar battery panel 6 in the form of half the surface of the ellipsoid of revolution is due to the increased surface area and more efficient solar radiation on the photocells, regardless of the position and time of daylight of the robot sprayer. By means of the solar battery 6, the battery pack 5 is recharged.

Система управления и навигации содержит бортовой компьютер 7 и соединенные линиями связи с ним блок управления 8 электроприводами шасси, модуль интегрированной навигационной системы, включающий блок инерциальной системы 9, комплексированный с блоком спутниковой навигационной системы в виде приемника 10 ГЛОНАСС с антенной 11, установленной сверху панели солнечной батареи 6.The control and navigation system contains an on-board computer 7 and a control unit 8 for chassis electric drives connected by communication lines to it, an integrated navigation system module, including an inertial system unit 9, integrated with a satellite navigation system unit in the form of a GLONASS receiver 10 with an antenna 11 mounted on top of the solar panel batteries 6.

Система технического зрения содержит лазерный оптический дальномер 12 в виде лазерного передатчика и электрооптического приемника для пространственной ориентации робота - опрыскивателя, цифровые оптико-электронные датчики 13 для определения степени засоренности приствольных полос сорными растениями, спектральные датчики 14 для определения поражения деревьев и кустарников вредителями и болезнями в режиме реального времени, ультразвуковые датчики 15 и 16 для идентификации деревьев и кустарников, их геометрических размеров, плотности кроны деревьев, расстояния между деревьями и кустарниками, расстояния до стволов деревьев 17. Все компоненты системы технического зрения комплексированы с бортовым компьютером 7.The vision system contains a laser optical rangefinder 12 in the form of a laser transmitter and an electro-optical receiver for the spatial orientation of the sprayer robot, digital optoelectronic sensors 13 for determining the degree of infestation of near-trunk strips with weeds, spectral sensors 14 for determining the damage to trees and shrubs by pests and diseases in real-time mode, ultrasonic sensors 15 and 16 for identifying trees and shrubs, their geometric dimensions, tree crown density, distance between trees and shrubs, distance to tree trunks 17. All components of the vision system are integrated with on-board computer 7.

Автоматическая метеорологическая измерительная система для определения, обработки, отображения и передачи данных о метеорологических параметрах в режиме реального времени содержит метеорологический модуль 18, включающий автоматические метеорологические датчики температуры, осадков, влажности воздуха, солнечной радиации, скорости и направления ветра, соединенные линиями связи, использующими, например, интерфейсы RS-232 или RS-485 с бортовым компьютером 7.An automatic meteorological measuring system for determining, processing, displaying and transmitting data on meteorological parameters in real time contains a meteorological module 18, including automatic meteorological sensors for temperature, precipitation, air humidity, solar radiation, wind speed and direction, connected by communication lines using, e.g. RS-232 or RS-485 interfaces with on-board computer 7.

Система размещения, подачи и распределения рабочих жидкостей пестицидов содержит модуль размещения и подачи рабочей жидкости, включающий баки для рабочей жидкости инсектицидов или фунгицидов 19 и гербицидов 20 с электронными уровнемерами, подсоединенные к бакам 19 и 20 гидравлические насосы 21 и 22, соединенные гидролиниями с блоком 23 автоматического управления подачей, расходом и распределением потоков рабочей жидкости, к которому в свою очередь подсоединена система диспергирования рабочей жидкости с одной стороны, а с другой стороны блок 23 соединен линией связи в виде интерфейса с бортовым компьютером 7.The system for placing, supplying and distributing working fluids of pesticides contains a module for placing and supplying a working fluid, including tanks for the working fluid of insecticides or fungicides 19 and herbicides 20 with electronic level gauges, hydraulic pumps 21 and 22 connected to tanks 19 and 20, connected by hydraulic lines to block 23 automatic control of the supply, flow and distribution of working fluid flows, to which, in turn, a working fluid dispersion system is connected on the one hand, and on the other hand, unit 23 is connected by a communication line in the form of an interface with on-board computer 7.

Система диспергирования рабочей жидкости содержит штанговый модуль, подсоединенные к штанговому модулю модуль обработки инсектицидами и фунгицидами крон деревьев и кустарников и модуль обработки приствольных полос гербицидами.The working fluid dispersion system comprises a rod module, a module for treating crowns of trees and shrubs with insecticides and fungicides, and a module for treating near-stem strips with herbicides connected to the rod module.

Штанговый модуль содержит установленную на платформе 1 вертикальную неподвижную П-образную раму 24, закрепленную в ее пазах вертикально подвижную прямоугольную раму 25, имеющую механизм вертикального подъема и опускания в виде электрического линейного актуатора 26 с встроенным контроллером, соединенные с рамой 25 посредством поворотных механизмов с электроприводом 27 симметричные консольно-поворотные горизонтальные фермы 28, например, с верхней решетчатой конструкцией и нижними подвесными горизонтальными направляющими 29, с установленными на них электроприводными механизмами горизонтального перемещения 30, 31, 32, соединенными с вертикальными стойками 33, 34, 35 с механизмами вертикального перемещения 36. На концах стоек 35 закреплены вертикальные линейные актуаторы 37, соответственно, с интегрируемыми в систему управления роботом - опрыскивателем программируемыми контроллерами. К механизмам вертикального перемещения 36 закреплены дугообразные коллекторы 38 с блоками 39 электрогидравлических распылителей рабочей жидкости разного типоразмера и воздушные рукава 40 с блоками воздушных сопел для распыления воздуха и осевыми вентиляторами 41 на концах рукавов 40. Воздушные рукава 40 выполнены в виде торообразной оболочки эквидистантно коллекторам 38.The rod module contains a vertical fixed U-shaped frame 24 installed on the platform 1, a vertically movable rectangular frame 25 fixed in its grooves, having a vertical lifting and lowering mechanism in the form of an electric linear actuator 26 with a built-in controller, connected to the frame 25 by means of rotary mechanisms with an electric drive 27 symmetrical cantilevered horizontal trusses 28, for example, with an upper lattice structure and lower suspended horizontal rails 29, with electric horizontal movement mechanisms 30, 31, 32 installed on them, connected to vertical racks 33, 34, 35 with vertical movement mechanisms 36 At the ends of the racks 35, vertical linear actuators 37 are fixed, respectively, with programmable controllers integrated into the control system of the robot sprayer. Arc-shaped collectors 38 with blocks 39 of electro-hydraulic atomizers of the working fluid of various sizes and air sleeves 40 with blocks of air nozzles for spraying air and axial fans 41 at the ends of the sleeves 40 are fixed to the vertical movement mechanisms 36. The air sleeves 40 are made in the form of a toroidal shell equidistant to the collectors 38.

Коллекторы 38 выполнены конгруэнтными, дугообразными с длиной хорд вертикальных коллекторов, по крайней мере, не менее высоты крон обрабатываемых деревьев и кустарников, с расстоянием между центрами противоположных дуг не менее диаметра обрабатываемых крон, причем коллекторы закреплены в центре их дуг, и воздушные рукава 40 выполнены в виде части торобразной оболочки эквидистантно дугам коллекторов.Collectors 38 are made congruent, arcuate with a length of chords of vertical collectors, at least not less than the height of the crowns of trees and shrubs being processed, with a distance between the centers of opposite arcs not less than the diameter of the processed crowns, and the collectors are fixed in the center of their arcs, and the air sleeves 40 are made in the form of a part of a torus-shaped shell equidistant to the arcs of the collectors.

Выполнение коллекторов 38 с блоками 39 дугообразными и конгруэнтными, а воздушных рукавов эквидистантно коллекторам в виде части поверхности тора обеспечивает равномерный и полный охват диспергируемой рабочей жидкостью крон деревьев и кустарников и минимизирует потери пестицидов.Execution of collectors 38 with blocks 39 arcuate and congruent, and air sleeves equidistant collectors in the form of a part of the surface of the torus provides a uniform and complete coverage of dispersed working fluid crowns of trees and shrubs and minimizes the loss of pesticides.

На штоках вертикальных линейных актуаторов 38 закреплены двухсторонние телескопические горизонтальные штанги 42 с электроприводными механизмами 43 выдвижения-складывания секций, каждая из которых снабжена блоком 44 электрогидравлических распылителей, по крайней мере, не менее четырех, отличающихся типоразмерами, и с пропорциональным управлением от компьютера 7.On the rods of the vertical linear actuators 38, two-sided telescopic horizontal rods 42 are fixed with electric drive mechanisms 43 for extending and folding sections, each of which is equipped with a block 44 of electro-hydraulic sprayers, at least at least four, differing in standard sizes, and with proportional control from a computer 7.

Робот-опрыскиватель для садоводства работает следующим образом.Robot sprayer for gardening works as follows.

Перед началом работы в бортовой компьютер 7 робота - опрыскивателя вводится электронная карта - задание на проведение технологического процесса дифференцированной обработки деревьев или кустарников пестицидами, в которой указываются границы и площадь квартала насаждений, длина квартала, ширина междурядий, расстояние между деревьями, высота обрабатываемых деревьев или кустарников и их координаты, ширина разворотной полосы, количество проходов по полю, схема обработки - траектория движения с учетом поворотов и заходов на следующий гон, координаты реперных точек начала и конца обработки, координаты реперных точек разворотов на последующие гоны, координаты места заправки рабочей жидкостью, расстояние от распылителей до кроны деревьев, перепад рабочего давления перед распылителями, рабочая скорость движения, норма расхода рабочей жидкости инсектицида или фунгицида и гербицида.Before starting work, an electronic map is entered into the on-board computer 7 of the sprayer robot - a task for carrying out the technological process of differentiated treatment of trees or shrubs with pesticides, which indicates the boundaries and area of the plantation quarter, the length of the quarter, row spacing, the distance between trees, the height of the treated trees or shrubs and their coordinates, the width of the turning lane, the number of passes across the field, the processing scheme - the trajectory of movement, taking into account turns and approaches to the next rut, the coordinates of the reference points of the beginning and end of processing, the coordinates of the reference points of turns for subsequent ruts, the coordinates of the place where the working fluid is filled, the distance from the sprayers to the crown of the trees, operating pressure drop in front of the sprayers, operating travel speed, insecticide or fungicide and herbicide working fluid flow rate.

В соответствии с электронной картой-заданием в баки 19 и 20 заливается рабочая жидкость инсектицидов или фунгицидов и гербицидов соответственно.In accordance with the electronic task card, the working fluid of insecticides or fungicides and herbicides, respectively, is poured into tanks 19 and 20.

Включается в работу система электропитания. Посредством солнечной батареи 6 происходит подзарядка блока аккумуляторных батарей 5. Электропитание подается к системе управления и навигации, системе технического зрения, автоматической метеорологической измерительной системе, системе размещения, подачи, распределения потоков и диспергирования рабочей жидкости пестицидов. Включаются система управления и навигации, система технического зрения, автоматическая метеорологическая измерительная система. В соответствии с электронной картой - заданием и по данным координат, получаемых приемником 10 ГЛОНАСС, робот - опрыскиватель устанавливается на исходную реперную точку начала обработки. Включается система технического зрения. От бортового компьютера 7 по линии связи передается сигнал на электроприводы поворотных механизмов 27 к электродвигателю линейного актуатора 26, электроприводным механизмам горизонтального перемещения 30, 31, 32, механизмам вертикального перемещения 36, электродвигателям линейных актуаторов 37. Посредством поворотных механизмов консольно-поворотные горизонтальные фермы 28 поворачиваются, занимают положение, перпендикулярное продольной оси X-X робота-опрыскивателя. Линейный актуатор 26 поднимает подвижную раму 24 и соответственно фермы 28 на заданную рабочую высоту H₃ обработки насаждений инсектицидами или фунгицидами. Актуаторы 37 опускают телескопические штанги 42 на заданную высоту H₄ обработки гербицидами приствольных полос. Посредством механизмов 43 секции штанг 42 выдвигаются на заданную ширину В_ообработки гербицидами приствольных полос, контролируемую ультразвуковыми датчиками 16, при этом ширина В_оменьше ширины междурядий В_м. Механизмами вертикального перемещения 36 коллекторы 38 с блоками 39 распылителей рабочей жидкости и воздушные рукава 40 устанавливаются на заданную высоту обработки крон деревьев или кустарников 17. Электроприводными механизмами горизонтального перемещения 30 и 31 вертикальные стойки 33 и 34 смещаются навстречу друг другу и, соответственно, коллекторы 37 с блоками распылителей 40 устанавливаются на заданное расстояние l для опрыскивания крон деревьев инсектицидами или фунгицидами.The power supply system is turned on. By means of the solar battery 6, the battery pack 5 is recharged. Power is supplied to the control and navigation system, the technical vision system, the automatic meteorological measuring system, the system for placing, supplying, distributing flows and dispersing the working fluid of pesticides. The control and navigation system, the technical vision system, and the automatic meteorological measuring system are switched on. In accordance with the electronic map - the task and according to the data of the coordinates received by the GLONASS receiver 10, the robot - sprayer is set to the initial reference point for the start of processing. The vision system is turned on. From the on-board computer 7, a signal is transmitted via the communication line to the electric drives of the rotary mechanisms 27 to the electric motor of the linear actuator 26, the electric drives of horizontal movement 30, 31, 32, the mechanisms of vertical movement 36, the electric motors of linear actuators 37. , occupy a position perpendicular to the longitudinal axis XX of the spraying robot. The linear actuator 26 raises the movable frame 24 and, accordingly, the truss 28 to a predetermined working height H ₃ for treating plantings with insecticides or fungicides. Actuators 37 lower the telescopic rods 42 to a predetermined height H ₄ for herbicide treatment of the tree trunks. By means of the mechanisms 43 sections of the rods 42 are extended to a predetermined width B _about the herbicide treatment of the near-trunk strips, controlled by ultrasonic sensors 16, while the width B _{about is} less than the row spacing B _m . By means of vertical movement mechanisms 36, collectors 38 with blocks 39 of atomizers of the working fluid and air sleeves 40 are set to a predetermined height for processing crowns of trees or shrubs 17. By electric horizontal movement mechanisms 30 and 31, vertical racks 33 and 34 are shifted towards each other and, accordingly, collectors 37 with sprayer blocks 40 are installed at a predetermined distance l for spraying tree crowns with insecticides or fungicides.

По сигналу от бортового компьютера 7 через блок управления электроприводами шасси 8 включаются приводные моторы 4. Робот-опрыскиватель начинает движение по маршруту, запрограммированному картой - заданием обработки квартала насаждений. Интегрированная навигационная система посредством приемника 10 ГЛОНАСС с антенной 11 принимает сигналы от глобальной спутниковой системы, вычисляет текущие значения координат местоположения робота-опрыскивателя с передачей значений его позиционирования в компьютер 7. Компьютер 7 управляет автономным движением робота - опрыскивателя в реальном масштабе времени. Посредством лазерного оптического дальномера 12 осуществляется наблюдение за пространством и обнаружение незапрограммированных препятствий перед роботом - опрыскивателем.On a signal from the on-board computer 7, the drive motors 4 are switched on through the chassis 8 electric drive control unit. The spraying robot starts moving along the route programmed by the card - the task of processing the plantation quarter. The integrated navigation system, by means of a GLONASS receiver 10 with an antenna 11, receives signals from the global satellite system, calculates the current values of the location coordinates of the spraying robot with the transfer of its positioning values to computer 7. Computer 7 controls the autonomous movement of the spraying robot in real time. By means of a laser optical rangefinder 12, the space is monitored and unprogrammed obstacles are detected in front of the robot sprayer.

Посредством цифровых оптико-электронных датчиков 13 определяется степень засоренности приствольных полос сорными растениями, спектральные датчики 14 определяют степень поражения деревьев и кустарников вредителями или болезнями в режиме реального времени при движении робота-опрыскивателя.By means of digital optoelectronic sensors 13, the degree of infestation of near-stem strips with weeds is determined, spectral sensors 14 determine the degree of damage to trees and shrubs by pests or diseases in real time when the robot sprayer moves.

Ультразвуковые датчики 15 определяют геометрические размеры и плотность кроны деревьев и кустарников, расстояния между деревьями и кустарниками в ряду, ультразвуковые датчики 16 определяют расстояния до стволов деревьев 17.Ultrasonic sensors 15 determine the geometric dimensions and density of the crown of trees and shrubs, the distance between trees and shrubs in a row, ultrasonic sensors 16 determine the distance to tree trunks 17.

Метеорологический модуль 18 посредством автоматических метеорологических датчиков определяет параметры внешней среды и передает их значение в компьютер 7.The meteorological module 18 determines the parameters of the external environment by means of automatic meteorological sensors and transmits their value to the computer 7.

Бортовой компьютер 7 посредством специального программного обеспечения обрабатывает получаемую от датчиков информацию и передает алгоритмы выполнения процесса опрыскивания садовых насаждений и приствольных полос в блок 23 автоматического управления подачей, расходом и распределением потоков рабочей жидкости пестицидов. Включаются в работу насосы 21 и 22 и вентиляторы 41.The on-board computer 7, using special software, processes the information received from the sensors and transmits the algorithms for performing the process of spraying garden plantings and tree trunks to the automatic control unit 23 for the supply, flow and distribution of pesticide working fluid flows. Pumps 21 and 22 and fans 41 are switched on.

Рабочая жидкость фунгицидов или инсектицидов и гербицидов из баков 19 и 20 соответственно насосами 21 и 22 подается в коллекторы 38 и к блокам распылителей 39. Воздух вентиляторами 41 нагнетается в воздушные рукава 40. Рабочая жидкость гербицида поступает по линиям связи к блокам 44 электрогидравлических распылителей телескопических штанг 42. Бортовой компьютер 7 передает сигнал на включение в работу воздушных сопел воздушных рукавов 40.The working fluid of fungicides or insecticides and herbicides from tanks 19 and 20, respectively, is supplied by pumps 21 and 22 to manifolds 38 and to spray units 39. Air is pumped by fans 41 into air sleeves 40. The herbicide working fluid is supplied through communication lines to blocks 44 of electro-hydraulic sprayers of telescopic rods 42. The on-board computer 7 transmits a signal to turn on the air nozzles of the air sleeves 40.

По сигналу от компьютера 7 в соответствии с алгоритмом дифференцированной обработки крон деревьев и кустарников, предписывающим открытие одного или нескольких распылителей заданного типоразмера в блоках 39 коллекторов 38 в зависимости от фитосанитарного состояния деревьев и кустарников, степени, площади и зоны поражения крон вредителями и болезнями с учетом экономического порога вредоносности, нормы внесения рабочей жидкости, перепада давления перед распылителями, шага расстановки распылителей, скорости движения робота - опрыскивателя. Рабочая жидкость диспергируется распылителями на крону деревьев или кустарников. Одновременно выходящий из воздушных сопел рукавов 40 воздух создает мощный распределенный воздушный поток с двух противоположных сторон крон деревьев и кустарников, который обеспечивает принудительное равномерное осаждение диспергируемых капель рабочей жидкости на кроне, минимизирует потери пестицидов.By a signal from computer 7 in accordance with the algorithm for differentiated processing of crowns of trees and shrubs, which prescribes the opening of one or more sprayers of a given size in blocks 39 of collectors 38, depending on the phytosanitary condition of trees and shrubs, the degree, area and zone of damage to crowns by pests and diseases, taking into account the economic threshold of harmfulness, the application rate of the working fluid, the pressure drop in front of the sprayers, the spacing of the sprayers, the speed of the robot sprayer. The working fluid is dispersed by sprayers on the crown of trees or shrubs. At the same time, the air leaving the air nozzles of the sleeves 40 creates a powerful distributed air flow from two opposite sides of the crowns of trees and shrubs, which ensures the forced uniform deposition of dispersible drops of the working fluid on the crown, and minimizes the loss of pesticides.

Посредством цифровых оптико-электронных датчиков 13 определяется степень засоренности приствольных полос сорными растениями. Информация по участкам засоренности сорными растениями передается в компьютер 7, от которого управляющие сигналы передаются в блоки 44 распылителей на открытие распылителей для диспергирования рабочих растворов гербицидов в приствольные полосы, при этом внесение гербицидов осуществляется дифференцированно на засоренных участки приствольных полос, за счет программируемого включения и выключения распылителей на штангах 42.By means of digital optoelectronic sensors 13 is determined by the degree of contamination near the trunk strips of weeds. Information on areas of weed infestation is transmitted to computer 7, from which control signals are transmitted to sprayer units 44 to open sprayers for dispersing working solutions of herbicides into the near-stem strips, while the introduction of herbicides is carried out differentially on the weedy areas of the near-trunk strips, due to programmable switching on and off sprayers on the booms 42.

При переходе от обработки пестицидами от одного дерева или кустарника к другому в каждом ряду, датчики 15 передают в компьютер 7 сигнал об отсутствии или наличии деревьев, или кустарников в ряду. Компьютер 7 передает сигнал в блок 23 автоматического управления подачей, расходом и распределением потоков рабочей жидкости, от которого поступает управляющее воздействие на отключение блоков 39 распылителей. Опрыскивание прекращается, и начинается при попадании в зону опрыскивания деревьев или кустарников, определяемую коллекторами 37 с рукавами 40.When switching from pesticide treatment from one tree or shrub to another in each row, the sensors 15 transmit to the computer 7 a signal about the absence or presence of trees or shrubs in the row. The computer 7 transmits a signal to the automatic control unit 23 for the supply, flow and distribution of working fluid flows, from which the control action is received to turn off the units 39 of the atomizers. Spraying stops and starts when trees or shrubs enter the spraying zone, determined by collectors 37 with sleeves 40.

Применение робота - опрыскивателя для садоводства обеспечивает дифференцированную обработку пестицидами крон деревьев и кустарников и их приствольных полос в зависимости от фитосанитарного состояния крон деревьев и кустарников и засоренности приствольных полос сорными растениями, сводит к минимуму потери пестицидов, уменьшение загрязнения окружающей среды пестицидами до предельно допустимых концентраций, повышение производительности выполнения технологического процесса.The use of a robotic sprayer for horticulture provides differentiated pesticide treatment of tree and shrub crowns and their tree trunks, depending on the phytosanitary condition of tree and shrub crowns and weed infestation of tree trunks, minimizes the loss of pesticides, reduces environmental pollution by pesticides to maximum allowable concentrations, improving the performance of the technological process.

Claims

Robot sprayer for gardening, containing a self-propelled four-wheel chassis in the form of a rectangular platform with front guides and rear drive wheels driven by electric motors, a power supply system, including battery packs and a solar panel, a control and navigation system, including an on-board computer, an electric drive control unit chassis, integrated navigation system module, vision system in the form of a laser optical rangefinder, digital optoelectronic, spectral and ultrasonic sensors, automatic meteorological measuring system, including automatic meteorological sensors, a system for placing, supplying and distributing pesticide working fluids, a working fluid dispersion system , including a rod module, connected to the rod module, a module for treating crowns of trees and shrubs with insecticides and fungicides and a module for treating tree trunks with herbicides, which differs by the fact that the solar battery panel is made in the form of a half of the surface of an ellipsoid of revolution with a larger axis parallel to the longitudinal axis of symmetry of the spraying robot, and each cantilevered horizontal truss of the rod module is connected to a vertical movable rectangular frame by means of rotary mechanisms with an electric drive and is equipped with lower hanging horizontal guides with electrically driven horizontal movement mechanisms installed on each rail, connected to at least two vertical racks equipped with vertical movement mechanisms and at least one rack with a vertical linear actuator, while collectors with electrohydraulic blocks are connected to the horizontal movement working fluid atomizers and air sleeves with air nozzles, and the collectors are made congruent, arcuate with a length of chords of vertical collectors, at least not less than e heights of crowns with a distance between the centers of opposite arcs not less than the diameter of the processed crowns, and the collectors are fixed in the center of their arcs, and the air sleeves are made as part of a torus-shaped shell equidistant to the arcs of the collectors, and on the rods of the vertical linear actuators there are double-sided telescopic horizontal rods with electric drive mechanisms extension-folding sections, each of which is equipped with a block of electro-hydraulic sprayers, and all blocks of electro-hydraulic sprayers are connected by a communication line with an automatic control unit for supply, flow and distribution of working fluid flows.