RU2808008C1

RU2808008C1 - Unmanned aerial vehicle for applying pesticides in fruit farming and nursery farming

Info

Publication number: RU2808008C1
Application number: RU2023113348A
Authority: RU
Inventors: Леонид Анатольевич Марченко; Игорь Геннадьевич Смирнов; Артем Юрьевич Спиридонов
Filing date: 2023-05-23
Publication date: 2023-11-21

Abstract

FIELD: unmanned aerial vehicles; agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to unmanned aerial vehicles (UAVs) used in agriculture for treating trees, shrubs and other plants with pesticides. The UAV contains a body, engines, propellers, a battery, a chassis, an automatic piloting control system, a payload module including a unit for placing and supplying working fluids, a unit for regulating and distributing working fluid flows, an H-shaped sectional rod with horizontal sections with telescopic links and vertical sections, ultrasonic distance sensors, working fluid sprayers. Vertical sections are made in the form of a quadratic or cubic Bezier curve. The axis of the horizontal sections passes through the points dividing the Bezier curves into two equal parts. Rotation mechanisms are installed at the ends of the horizontal sections, ensuring rotation of the vertical sections at an angle of at least 180° and connected by communication lines to the controller.

EFFECT: increased quality and efficiency of processing fruit trees and shrubs, and reduced consumption of pesticides.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к беспилотным летательным аппаратам для обработки пестицидами плодовых деревьев, ягодных кустарников и других растений в промышленном садоводстве и питомниководстве.The invention relates to agriculture, in particular to unmanned aerial vehicles for treating fruit trees, berry bushes and other plants with pesticides in industrial horticulture and nursery farming.

Известен беспилотный летательный аппарат (БЛА) для обработки растений, содержащий корпус, соединенные с корпусом лучи, винтомоторную группу, состоящую из бесколлекторных двигателей, регуляторов хода и винтов, аккумулятор, вычислительный блок, выполненный в виде процессора или микроконтроллера с возможностью обработки данных зоны обработки растений, построения карт маршрута полета и передачи данных модулю управления системой обработки, блок памяти выполнен в виде модуля флэш-памяти, содержащей информацию о координатах маршрута полета летательного аппарата, навигационную систему, средства беспроводного приема-передачи информации; соединенную с корпусом, установленную на корпусе систему обработки растений в виде форсуночного опрыскивателя или генераторов горячего или холодного тумана, установленную на мультироторной системе емкость с химикатами для обработки растений, с датчиком уровня жидкости химикатов, соединенную с системой обработки растений, модуль управления системой обработки растений, выполненный с возможностью активации и управления мощностью опрыскивания растений, модуль узкополосной мультиспектральной фотофиксации, выполненный с возможностью получения спектральных изображений растений, датчик контроля заряда аккумулятора, датчик проверки уровня химикатов, выполненный с возможностью генерирования сигнала для вычислительного блока о необходимости возврата для дозаправки при достижении заданного уровня химикатов, датчиком контроля заряда аккумулятора, выполненного с возможностью генерирования сигнала для вычислительного блока о необходимости замены аккумулятора (патент RU 179386, МПК B64D 1/18, 2017).An unmanned aerial vehicle (UAV) for processing plants is known, containing a body, beams connected to the body, a propeller group consisting of brushless motors, speed controllers and screws, a battery, a computing unit made in the form of a processor or microcontroller with the ability to process data from the plant processing zone , constructing maps of the flight route and transmitting data to the processing system control module, the memory unit is made in the form of a flash memory module containing information about the coordinates of the flight route of the aircraft, a navigation system, and means of wireless reception and transmission of information; a plant treatment system connected to the housing, mounted on the housing in the form of a nozzle sprayer or hot or cold fog generators, a container with chemicals for plant treatment mounted on a multi-rotor system, with a chemical liquid level sensor connected to the plant treatment system, a control module for the plant treatment system, configured to activate and control the power of spraying plants, a narrow-band multispectral photo recording module, configured to obtain spectral images of plants, a battery charge monitoring sensor, a chemical level check sensor, configured to generate a signal for the computing unit about the need to return for refueling when a given level is reached chemicals, a battery charge monitoring sensor, configured to generate a signal for the computing unit about the need to replace the battery (patent RU 179386, IPC B64D 1/18, 2017).

Недостатком известного устройства является неполная обработка крон плодовых деревьев и кустарников, вследствие верхнего распыла пестицидов устройством, дрейф рабочей жидкости из зоны обработки, ее излишний расход и, как следствие, загрязнение окружающей среды химикатами.The disadvantage of the known device is the incomplete treatment of the crowns of fruit trees and shrubs, due to the overhead spray of pesticides by the device, the drift of the working fluid from the treatment area, its excessive consumption and, as a consequence, environmental pollution with chemicals.

Известен беспилотный летательный аппарат для внесения пестицидов в точном садоводстве, содержащий корпус, соединенные с корпусом радиальные кронштейны, бесколлекторные двигатели, винты, аккумулятор, посадочное шасси, бортовую систему автоматического управления пилотированием, навигацией, полезной нагрузкой, технологический модуль полезной нагрузки, включающий блок для размещения и подачи рабочих жидкостей, блок регулирования и распределения потоков рабочей жидкости, модуль датчиков внешней среды, модуль измерения высоты полета, бесконтактные ультразвуковые датчики расстояния с направлением осей ультразвуковых потоков, соответственно, на крону обрабатываемых деревьев, кустарников и на почву, спектральные датчики распознавания вредителей и болезней, соединенные линиями связи с контроллером, П-образную секционную штангу выполненную в виде взаимосвязанных горизонтальных и вертикальных телескопических секций с механизмами выдвижения - втягивания звеньев вертикальных секций, при этом механизмы выдвижения - втягивания звеньев вертикальных секций установлены на концах последних звеньев горизонтальных секций штанги, а у горизонтальных секций - в центральной части корпуса летательного аппарата и соединены линией связи с контроллером, длина звеньев каждой секции штанги, предпочтительно, равна шагу расстановки распылителей, установленных на каждом из звеньев секции штанги и соединённых линией связи с контроллером, при этом распылители установлены с шагом, обеспечивающим возможность перекрытия факелов распыла от смежных распылителей не менее чем на три четверти ширины факела одного из них(патент RU 2793020, МПК B64U 10/10, B64U 101/40, A01M 7/00, B64D 1/18, 2023). Прототип.An unmanned aerial vehicle for applying pesticides in precision horticulture is known, containing a body, radial brackets connected to the body, brushless motors, propellers, a battery, a landing gear, an on-board automatic control system for piloting, navigation, payload, a payload technological module, including a unit for placing and supply of working fluids, a unit for regulating and distributing working fluid flows, a module of environmental sensors, a module for measuring flight altitude, non-contact ultrasonic distance sensors with the direction of the axes of ultrasonic flows, respectively, on the crown of treated trees, shrubs and on the soil, spectral sensors for recognizing pests and diseases, connected by communication lines with the controller, a U-shaped sectional rod made in the form of interconnected horizontal and vertical telescopic sections with extension and retraction mechanisms for the links of the vertical sections, while the extension and retraction mechanisms for the links of the vertical sections are installed at the ends of the last links of the horizontal sections of the rod, and for horizontal sections - in the central part of the aircraft body and connected by a communication line with the controller, the length of the links of each section of the boom is preferably equal to the spacing of the nozzles installed on each of the links of the boom section and connected by a communication line with the controller, while the nozzles are installed in increments , providing the ability to overlap spray torches from adjacent nozzles by at least three quarters of the torch width of one of them (patent RU 2793020, IPC B64U 10/10, B64U 101/40, A01M 7/00, B64D 1/18, 2023). Prototype.

Недостатком известного устройства является неравномерная обработка крон деревьев рабочей жидкостью пестицида вследствие того, что вертикальные штанги с распылителями не эквидистантны формам крон деревьев (например, веретенообразных), а это приводит к неравномерному распределению действующего вещества пестицида в кроне и, как следствие, снижению эффективности обработки.The disadvantage of the known device is the uneven treatment of tree crowns with the working liquid of the pesticide due to the fact that the vertical rods with sprayers are not equidistant to the shapes of the tree crowns (for example, spindle-shaped), and this leads to an uneven distribution of the active substance of the pesticide in the crown and, as a consequence, a decrease in the effectiveness of treatment.

Технической задачей изобретения является повышение качества и эффективности обработки плодовых деревьев и кустарников, уменьшение расхода пестицидов за счет минимизации неравномерности распределения пестицида как по поверхности кроны, так и внутри неё.The technical objective of the invention is to improve the quality and efficiency of processing of fruit trees and shrubs, reduce the consumption of pesticides by minimizing the uneven distribution of the pesticide both over the surface of the crown and inside it.

Техническая задача достигается тем, что в беспилотном летательном аппарате для внесении пестицидов в промышленном садоводстве и питомниководстве, содержащем корпус, соединенные с корпусом радиальные кронштейны, бесколлекторные двигатели, винты, аккумулятор, посадочное шасси, бортовую систему автоматического управления пилотированием, навигацией, полезной нагрузкой, технологический модуль полезной нагрузки, включающий блок для размещения и подачи рабочих жидкостей, блок регулирования и распределения потоков рабочей жидкости, секционную штангу Н- образной формы, выполненную виде вертикальных секций с распылителями рабочей жидкости, соединенными с горизонтальными телескопическими секциями, модуль датчиков внешней среды, модуль измерения высоты полета, бесконтактные ультразвуковые датчики расстояния с направлением осей ультразвуковых потоков на крону обрабатываемых деревьев и линиями связи с контроллером, согласно изобретению, вертикальные секции, выполнены в виде квадратичной или кубической кривой Безье, причем ось горизонтальных секций проходит через точки, делящие кривые Безье на две равные части, а на концах горизонтальных секций установлены механизмы поворота, выходные валы которых соосны с осью симметрии горизонтальных секций и соединены с вертикальными секциями штанги в точке их деления на две равные части, обеспечивающие поворот вертикальных секций на угол не менее 180°, при этом механизмы поворота соединены линиями связи с контроллером.The technical problem is achieved by the fact that in an unmanned aerial vehicle for applying pesticides in industrial horticulture and nursery farming, containing a body, radial brackets connected to the body, brushless motors, propellers, a battery, a landing gear, an on-board automatic control system for piloting, navigation, payload, and technological payload module, including a block for placing and supplying working fluids, a block for regulating and distributing working fluid flows, an H-shaped sectional rod made in the form of vertical sections with working fluid sprayers connected to horizontal telescopic sections, an external environment sensor module, a measurement module flight altitude, non-contact ultrasonic distance sensors with the direction of the axes of ultrasonic flows on the crown of the trees being processed and communication lines with the controller, according to the invention, vertical sections are made in the form of a quadratic or cubic Bezier curve, and the axis of the horizontal sections passes through the points dividing the Bezier curves into two equal parts, and at the ends of the horizontal sections there are rotation mechanisms installed, the output shafts of which are coaxial with the axis of symmetry of the horizontal sections and connected to the vertical sections of the rod at the point of their division into two equal parts, ensuring rotation of the vertical sections at an angle of at least 180°, while the mechanisms turns are connected by communication lines to the controller.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен беспилотный летательный аппарат для внесения пестицидов в промышленном садоводстве и питомниководстве; на фиг. 2 представлена функциональная блок-схема бортовой системы автоматического управления пилотированием, навигацией и полезной нагрузкой БЛА; на фиг. 3 изображена функциональная блок-схема размещения, регулирования, подачи и диспергирования рабочих жидкостей пестицидов БЛА.In fig. 1 shows an unmanned aerial vehicle for applying pesticides in industrial horticulture and nursery farming; in fig. Figure 2 shows a functional block diagram of the on-board automatic control system for piloting, navigation and payload of the UAV; in fig. Figure 3 shows a functional block diagram of the placement, regulation, supply and dispersion of working fluids of pesticides UAV.

Беспилотный летательный аппарат (БЛА) 1 для внесения пестицидов в точном садоводстве и питомниководстве содержит корпус 2, соединенные с ним радиальные кронштейны 3, бесколлекторные двигатели 4, винты 5, аккумулятор 6, посадочное шасси 7, бортовую систему автоматического управления 8 пилотированием, навигацией и полезной нагрузкой, технологический модуль 9 полезной нагрузки, включающий блок 10 для размещения и подачи рабочих жидкостей, блок регулирования и распределения 11 потоков рабочей жидкости, модуль обработки растений, включающий секционную штангу Н-образной формы с горизонтальными секциями 12 с телескопическими звеньями 13 и вертикальными 14 секциями, бесконтактные горизонтальные 15ивертикальные 16 ультразвуковые датчики расстояния, распылители рабочей жидкости 17с электромагнитным управлением.An unmanned aerial vehicle (UAV) 1 for applying pesticides in precision horticulture and nursery farming contains a body 2, radial brackets 3 connected to it, brushless motors 4, propellers 5, a battery 6, a landing gear 7, an on-board automatic control system 8 for piloting, navigation and utility load, payload technological module 9, including a block 10 for placing and supplying working fluids, a unit for regulating and distributing 11 working fluid flows, a plant processing module, including an H-shaped sectional rod with horizontal sections 12 with telescopic links 13 and vertical sections 14 , non-contact horizontal 15 and vertical 16 ultrasonic distance sensors, working fluid sprayers 17 with electromagnetic control.

Бортовая система автоматического управления (САУ) 8 содержит полетный контроллер 18 с процессором, связанный с модулем 19 программного обеспечения управления полетом БЛА и модулем 20 программного обеспечения управления работой технологического модуля 9 полезной нагрузки, комплексированную с процессором контроллера 18, интегрированную навигационную систему 21, включающую модуль инерциальной навигационной системы 22, объединенный с модулем спутниковой навигационной системы 23 в виде приемника ГЛОНАСС 24 с антенной 25. Полетный контроллер 18 комплексирован с блоками автоматического управления исполнительными механизмами 26 двигателей 4, блоком 27 управления работой технологического модуля 9 полезной нагрузки, с модулями датчиков внешней среды 28 и измерения высоты полета 29.The on-board automatic control system (ACS) 8 contains a flight controller 18 with a processor connected to a UAV flight control software module 19 and a software module 20 for controlling the operation of the payload technological module 9, integrated with the controller processor 18, an integrated navigation system 21, including a module inertial navigation system 22, combined with a satellite navigation system module 23 in the form of a GLONASS receiver 24 with an antenna 25. The flight controller 18 is integrated with automatic control units for the actuators 26 of the engines 4, a unit 27 for controlling the operation of the technological module 9 of the payload, with environmental sensor modules 28 and flight altitude measurements 29.

Блок 10 для размещения и подачи рабочих жидкостей содержит бак 30 для рабочей жидкости пестицидов, оснащенный электронным уровнемером 31 и заправочной горловиной 32, насос 33 с электроприводом для создания давления и перемещения рабочей жидкости из бака 30 к блоку 11. Между баком 30 и насосом 33 установлен электрогидравлический нормально закрытый запорный клапан 34. Блок 10 соединен линией связи 35 с блоком 27 автоматического управления работой технологического модуля 9 полезной нагрузки, который в свою очередь соединен линией связи 36 с контроллером 18, а линией связи 37 - с блоком 11 регулирования и распределения потоков рабочей жидкости.Block 10 for placing and supplying working fluids contains a tank 30 for the working fluid of pesticides, equipped with an electronic level gauge 31 and a filling neck 32, a pump 33 with an electric drive for creating pressure and moving the working fluid from the tank 30 to the block 11. Between the tank 30 and the pump 33 is installed electrohydraulic normally closed shut-off valve 34. Unit 10 is connected by a communication line 35 to a block 27 for automatic control of the operation of the technological module 9 of the payload, which in turn is connected by a communication line 36 to the controller 18, and a communication line 37 to the block 11 for regulating and distributing work flows liquids.

Блок 11 включает переливной электрогидравлический клапан 38 с пропорциональным управлением, пропорциональный редукционный клапан 39, регулирующий давление и расход рабочего потока в соответствии с опорными сигналами, поступающими от контроллера 18, электромагнитный расходомер 40, датчик давления жидкости 41. Блок11 соединен гидролинией подачи 42 с распределительной гидролинией 43 распылителей 17. Индукционные катушки электромагнитных клапанов распылителей 17 подключены линиями связи 44, 45, 46, 47 к контроллеру 18 для управления верхними и нижними распылителями 17.Block 11 includes an electrohydraulic overflow valve 38 with proportional control, a proportional pressure reducing valve 39 that regulates the pressure and flow rate of the working flow in accordance with reference signals coming from the controller 18, an electromagnetic flow meter 40, a liquid pressure sensor 41. Block 11 is connected by a supply hydraulic line 42 to a distribution hydraulic line 43 nozzles 17. Induction coils of the solenoid valves of the nozzles 17 are connected by communication lines 44, 45, 46, 47 to the controller 18 to control the upper and lower nozzles 17.

Секционная штанга 12 выполнена Н-образной. Горизонтальные секции12 снабжены механизмом выдвижения - втягивания 48 звеньев 13 горизонтальных секций 12. Механизм выдвижения - втягивания 48звеньев 13 горизонтальных секций 12 установлен в центре БЛА 1 под его корпусом 2. На концах горизонтальных секций 12 установлены механизмы поворота49, выходные валы 50 которых соосны с осью симметрии а-а горизонтальных секций штанги 12 и соединены с вертикальными секциями 14 штанги 12в точке их деления на две равные части и обеспечивают поворот вертикальных секций на угол не менее 180°. Вертикальные секции14штанги12 выполнены в форме квадратичной или кубической кривой Безье, при этом ось а-а горизонтальных секций проходит через точки, делящие кривые Безье на две равные части.Sectional rod 12 is made H-shaped. The horizontal sections 12 are equipped with a mechanism for extending and retracting 48 links of 13 horizontal sections 12. The extension and retraction mechanism of 48 links of 13 horizontal sections 12 is installed in the center of the UAV 1 under its body 2. At the ends of the horizontal sections 12, rotation mechanisms 49 are installed, the output shafts 50 of which are coaxial with the axis of symmetry a-a horizontal sections of the rod 12 and are connected to the vertical sections 14 of the rod 12 at the point of their division into two equal parts and ensure rotation of the vertical sections at an angle of at least 180°. The vertical sections 14 of the rod 12 are made in the form of a quadratic or cubic Bezier curve, with the a-a axis of the horizontal sections passing through the points dividing the Bezier curves into two equal parts.

Механизм выдвижения-втягивания 48 звеньев 13 горизонтальных секций 12 соединен линией связи 51 с контроллером 18.Механизмы поворота 49 соединены линиями связи 52 и 53 с контроллером 18.The extension-retraction mechanism 48 links of 13 horizontal sections 12 is connected by a communication line 51 with the controller 18. The rotation mechanisms 49 are connected by communication lines 52 and 53 with the controller 18.

Бесконтактные горизонтальные 15ультразвуковые датчики расстояния установлены на концах и в центре вертикальных секций 14 с горизонтальным направлением ультразвуковых потоков на крону обрабатываемых деревьев и связаны линиями связи 54, 55 с контроллером 18. Вертикальный датчик 16 установлен с направлением ультразвуковых потоков на почву.Non-contact horizontal 15 ultrasonic distance sensors are installed at the ends and in the center of vertical sections 14 with a horizontal direction of ultrasonic flows to the crown of the treated trees and are connected by communication lines 54, 55 with the controller 18. The vertical sensor 16 is installed with the direction of ultrasonic flows to the soil.

Выполнение вертикальных секций 14 штанги 12 в виде квадратичной или кубической кривой Безье, позволяет иметь форму штанги адекватно форме проекции кроны на вертикальную плоскость, распылителям 17 находиться эквидистантно относительно поверхности кроны обрабатываемого дерева и, как следствие, обеспечивать равномерное распределение пестицида как по поверхности кроны, так и внутри ее.Making the vertical sections 14 of the rod 12 in the form of a quadratic or cubic Bezier curve allows the rod to have a shape that is adequate to the shape of the crown projection onto the vertical plane, the sprayers 17 to be equidistant relative to the surface of the crown of the tree being treated and, as a result, to ensure uniform distribution of the pesticide both over the surface of the crown and and inside her.

Установка механизмов поворота 49, выходные валы 50 которых соосны с осью симметрии а-а горизонтальных секций и соединены с вертикальными секциями 14 штанги 12 в точке их деления на две равные части и поворот вертикальных секций на угол не менее 180° обеспечивают как угол поворота в 90° вертикальных секций из транспортного положения в вертикальное, так и переворот штанги в рабочем положении на 180° в зависимости от формы кроны.Installation of rotation mechanisms 49, the output shafts 50 of which are coaxial with the axis of symmetry a-a of the horizontal sections and connected to the vertical sections 14 of the rod 12 at the point of their division into two equal parts and the rotation of the vertical sections through an angle of at least 180° provides a rotation angle of 90 ° vertical sections from the transport position to the vertical, and turning the rod in the working position by 180°, depending on the shape of the crown.

Беспилотный летательный аппарат для внесения пестицидов в промышленном садоводстве и питомниководстве работает следующим образом.An unmanned aerial vehicle for applying pesticides in industrial horticulture and nursery farming works as follows.

В процессор полетного контроллера 18 загружают полетное задание, в котором отображают в электронном виде параметры маршрута полета и электронную карту -задание, являющиеся программой дифференцированной обработки пестицидами садовых насаждений в системе точного садоводства. Для обработки устанавливают границы, площадь, длину гона, координаты обрабатываемых элементарных участков, нормы внесения рабочих жидкостей пестицидов, координаты стартовой точки и координаты точки окончания обработки, рабочую скорость и высоту полета, траекторию полета, координаты посадочной площадки для заправки рабочими жидкостями и замены аккумуляторной батареи 6.A flight task is loaded into the processor of the flight controller 18, in which the parameters of the flight route and an electronic map are displayed electronically - the task, which is a program for the differentiated treatment of garden plantings with pesticides in the precision gardening system. For processing, the boundaries, area, length of the rut, coordinates of the processed elementary areas, rates of application of working liquids of pesticides, coordinates of the starting point and coordinates of the end point of treatment, operating speed and flight altitude, flight path, coordinates of the landing site for refueling with working liquids and replacing the battery are established. 6.

В бак 30 через заправочную горловину 32 с контролем уровня по уровнемеру 31 в соответствии с электронной картой - заданием заливают рабочую жидкость пестицида, например, инсектицида или фунгицида.The working liquid of a pesticide, for example an insecticide or fungicide, is poured into the tank 30 through the filling neck 32 with level control using the level gauge 31 in accordance with the electronic task card.

От контроллера 18 передаётся сигнал в блок 26 системы автоматического управления полетом, запускаются двигатели 4, производится раскрутка несущих винтов 5 и двигатели 4 переводятся во взлетный режим. Контроллер 18 передает управляющие сигналы в блок 26, производится вертикальный взлет БЛА 1. Аппарат поднимается в воздух и, в соответствии с программой полета, подлетает к точке стартовых координат начала обработки, при этом координаты, определяемые интегрированной навигационной системой 21, сравниваются с заданными координатами, введенными в программу траекторного полета. Модуль 28 датчиков внешней среды передает информацию в микропроцессор контроллера 18 о параметрах внешней среды (скорости и направлении ветра, атмосферном давлении, температуре и влажности воздуха).Модуль 99 измерения высоты полета передает на процессор контроллера 18 текущее значение высоты полета БЛА 1.A signal is transmitted from controller 18 to block 26 of the automatic flight control system, engines 4 are started, rotors 5 are spun up, and engines 4 are switched to takeoff mode. The controller 18 transmits control signals to block 26, the UAV 1 takes off vertically. The device rises into the air and, in accordance with the flight program, flies up to the starting coordinates of the start of processing, while the coordinates determined by the integrated navigation system 21 are compared with the given coordinates, entered into the trajectory flight program. The external environmental sensor module 28 transmits information to the microprocessor of the controller 18 about the parameters of the external environment (wind speed and direction, atmospheric pressure, temperature and humidity). The flight altitude measurement module 99 transmits the current value of the flight altitude of the UAV 1 to the processor of the controller 18.

При подлете БЛА 1 к точке начала обработки по линиям связи 51, 52 передается управляющий сигнал от контроллера 18 к механизмам поворота 49, посредством которых происходит поворот крайних секций 14 штаги 12 на угол 90° из горизонтального транспортного положения в вертикальное рабочее. По сигналу от контроллера 18, переданному в механизм 48, происходит выдвижение горизонтальных секций штанги 12 и установка вертикальных секций 14 на заданную рабочую ширину захвата.When the UAV 1 approaches the processing start point, a control signal is transmitted via communication lines 51, 52 from the controller 18 to the rotation mechanisms 49, through which the outer sections 14 of the stay 12 rotate at an angle of 90° from the horizontal transport position to the vertical working position. Based on a signal from the controller 18 transmitted to the mechanism 48, the horizontal sections of the rod 12 are extended and the vertical sections 14 are installed at a given working width.

Бортовой контроллер 18 передает через блок 27 по линиям связи 35 и 37 управляющие сигналы, соответственно, в блоки 10 и 11. Клапан 34 открывается, включаются в работу насос 33 и клапаны 38, 39, устанавливается заданный перепад давления рабочей жидкости.On-board controller 18 transmits through block 27 via communication lines 35 and 37 control signals, respectively, to blocks 10 and 11. Valve 34 opens, pump 33 and valves 38, 39 are switched on, and a specified differential pressure of the working fluid is set.

Рабочая жидкость подается насосом 33 в клапан 38, который поддерживает заданное давление на входе рабочей жидкости в клапан 39 за счет байпасирования части потока жидкости в бак 30. Клапан 39 поддерживает выходное значение перепада рабочего давления на заданном уровне или меняет перепад давления на выходе в соответствии с электронной картой - заданием внесения пестицидов. От клапана 39 рабочая жидкость поступает в расходомер 40, который определяет текущее значение расхода и передает его по линии связи 37 в блок 27 и далее в контроллер 18. Датчик давления41 измеряет текущее значение давления потока жидкости, которое по линии связи 37передается в блок 27 и затем в контроллер 18. Контроллер 18 сравнивает текущие значения расхода и давления потока жидкости с заданными и, при необходимости, корректирует значение параметров потока подачей управляющих сигналов в блок 11по линии связи 37 через блок 27. Из блока 11 рабочая жидкость поступает в гидролинию групповой связи 43 и далее к распылителям 17. От контроллера 18 по линии связи 44, 45, 46, 47 передается сигнал к распылителям 17 на их включение. Распылители 17, в соответствии с электронной картой - заданием, автоматически открываются на заданный расход рабочей жидкости, соответствующий заданной норме внесения, и рабочая жидкость пестицида диспергируется на обрабатываемые деревья.The working fluid is supplied by pump 33 to valve 38, which maintains a given pressure at the inlet of working fluid to valve 39 by bypassing part of the liquid flow into tank 30. Valve 39 maintains the output value of the operating pressure differential at a given level or changes the outlet pressure differential in accordance with electronic card - task of applying pesticides. From valve 39, the working fluid enters flow meter 40, which determines the current flow rate and transmits it via communication line 37 to block 27 and then to controller 18. Pressure sensor 41 measures the current pressure value of the fluid flow, which is transmitted via communication line 37 to block 27 and then to controller 18. Controller 18 compares the current values of flow rate and pressure of the fluid flow with the specified ones and, if necessary, adjusts the value of the flow parameters by supplying control signals to block 11 via communication line 37 through block 27. From block 11, the working fluid enters the group communication hydraulic line 43 and then to the sprayers 17. From the controller 18, a signal is transmitted via communication lines 44, 45, 46, 47 to the sprayers 17 to turn them on. Sprayers 17, in accordance with the electronic task card, automatically open to a given flow rate of working fluid corresponding to a given application rate, and the working liquid of the pesticide is dispersed onto the treated trees.

В процессе полета БЛА 1 по заданной траектории при обработке пестицидами крон плодовых деревьев ультразвуковые датчики расстояния 15 определяют геометрические размеры, расстояние между деревьями и расстояние от распылителей 17 до кроны и далее передают информацию по линиям связи 54 и 55 в контроллер 18, который сравнивает текущие значения расстояния с заданным расстоянием и при необходимости передает управляющее воздействие на механизм48, посредством которого горизонтальные секции 12 сжимаются или раздвигаются, уменьшая или увеличивая горизонтальное расстояние от кроны до распылителей 17, расположенных на вертикальных секциях14. Датчик 16 с вертикальным ультразвуковым потоком определяет расстояние до почвы и передает текущие значения по линии связи (не показано) в контроллер 18. При появлении в зоне действия ультразвуковых датчиков расстояний15 деревьев или кустарников, контроллер 18 дает команду на включение распылителей 17 в работу. При выработке рабочей жидкости в баке 30, контролируемой уровнемером 31, сигнал от блока 27 поступает в контроллер 18, который посредством приемников 24 фиксирует координаты точки положения БЛА 1 на заданной траектории обработки садовых насаждений. Контроллер 18 передает управляющие сигналы через блок 27 по линиям связи 35 и 37 на отключение насоса 33, закрытие клапана 34, отключение распылителей 17. САУ 8 направляет БЛА1 к месту заправки рабочей жидкостью. Перед посадкой по сигналу от контроллера 18 посредством механизмов 40, осуществляется поворот вертикальных секций 14 штанги 12 на 90°, они занимают горизонтальное положение и БЛА1 осуществляет посадку для заправки бака 30 рабочей жидкостью. После заправки БЛА 1 взлетает, контроллер 28 передает сигнал к механизмам 49 на перевод вертикальных секций 14 в рабочее положение. САУ 8 возвращает БЛА 1 в точку прерванного полета и процесс внесения пестицидов продолжается.During the flight of the UAV 1 along a given trajectory when treating the crowns of fruit trees with pesticides, ultrasonic distance sensors 15 determine the geometric dimensions, the distance between trees and the distance from the sprayers 17 to the crown and then transmit information via communication lines 54 and 55 to the controller 18, which compares the current values distances with a given distance and, if necessary, transmits a control action to the mechanism 48, by means of which the horizontal sections 12 are compressed or moved apart, reducing or increasing the horizontal distance from the crown to the nozzles 17 located on the vertical sections 14. A sensor 16 with a vertical ultrasonic flow determines the distance to the soil and transmits current values via a communication line (not shown) to the controller 18. When trees or shrubs appear in the coverage area of the ultrasonic distance sensors 15, the controller 18 gives a command to turn on the sprayers 17 in operation. When the working fluid is produced in tank 30, controlled by level gauge 31, a signal from block 27 is sent to controller 18, which, through receivers 24, records the coordinates of the position point of the UAV 1 on a given trajectory for processing garden plantings. Controller 18 transmits control signals through block 27 via communication lines 35 and 37 to turn off pump 33, close valve 34, turn off sprayers 17. ACS 8 directs UAV1 to the place of filling with working fluid. Before landing, upon a signal from the controller 18 through mechanisms 40, the vertical sections 14 of the rod 12 are rotated by 90°, they occupy a horizontal position and the UAV1 lands to fill the tank 30 with working fluid. After refueling, the UAV 1 takes off, the controller 28 transmits a signal to the mechanisms 49 to transfer the vertical sections 14 to the working position. SAU 8 returns UAV 1 to the point of the interrupted flight and the process of applying pesticides continues.

Заявляемое устройство обеспечивает повышение качества обработки крон плодовых деревьев, снижение расхода пестицидов и уменьшение загрязнения окружающей среды до предельно допустимых концентраций, повышение урожайности плодовых деревьев и ягодных кустарников за счет точной обработки пестицидами садовых насаждений, минимизирование дрейфа пестицидов в воздухе и, как следствие, сноса их из зоны обработки.The inventive device improves the quality of treatment of fruit tree crowns, reduces the consumption of pesticides and reduces environmental pollution to maximum permissible concentrations, increases the productivity of fruit trees and berry bushes due to the precise treatment of garden plantings with pesticides, minimizes the drift of pesticides in the air and, as a result, their demolition from the processing area.

Claims

An unmanned aerial vehicle for applying pesticides in industrial horticulture and nursery farming, containing a body, radial brackets connected to the body, brushless motors, propellers, a battery, a landing gear, an on-board automatic control system for piloting, navigation, payload, a payload technological module, including a unit for placement and supply of working fluids, a unit for regulating and distributing working fluid flows, an H-shaped sectional rod made in the form of vertical sections with working fluid sprayers connected to horizontal telescopic sections, an environmental sensor module, a flight altitude measurement module, non-contact ultrasonic distance sensors with the direction of the axes of ultrasonic flows to the crown of the trees being processed, communication lines with the controller, characterized in that the vertical sections are made in the form of a quadratic or cubic Bezier curve, and the axis of the horizontal sections passes through the points dividing the Bezier curves into two equal parts, and at the ends of the horizontal sections are equipped with rotation mechanisms, the output shafts of which are coaxial with the axis of symmetry of the horizontal sections and connected to the vertical sections of the rod at the point of their division into two equal parts and providing rotation of the vertical sections at an angle of at least 180°, while the rotation mechanisms are connected by communication lines with the controller.