RU2808295C1 - Unmanned aerial vehicle for spraying pesticides on row crops - Google Patents

Unmanned aerial vehicle for spraying pesticides on row crops Download PDF

Info

Publication number
RU2808295C1
RU2808295C1 RU2023114329A RU2023114329A RU2808295C1 RU 2808295 C1 RU2808295 C1 RU 2808295C1 RU 2023114329 A RU2023114329 A RU 2023114329A RU 2023114329 A RU2023114329 A RU 2023114329A RU 2808295 C1 RU2808295 C1 RU 2808295C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
module
arc
vertical
working fluid
unit
Prior art date
Application number
RU2023114329A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Анатольевич Марченко
Игорь Геннадьевич Смирнов
Артем Юрьевич Спиридонов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Application granted granted Critical
Publication of RU2808295C1 publication Critical patent/RU2808295C1/en

Links

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: unmanned aerial vehicles (UAVs) used in agriculture for treating trees, shrubs and other plants with pesticides. The UAV contains a body, brackets, 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, a sectional rod made in the form of horizontal and vertical sections with spray modules. The UAV contains environmental sensors, flight altitude measurements and plant damage detection sensors. A spray module with a vertical arc-shaped section in the form of an ellipse is mounted at the ends of each of the vertical sections. The major axis of the ellipse is parallel to the soil surface, and the minor axis coincides with the symmetry axis of the vertical section. The hydraulic manifold of the sprayers is connected by a communication line to the electromagnetic shut-off valves of the working fluid flow distribution unit.
EFFECT: increase in productivity and quality of pesticide treatment of row crops, a reduction in pesticide consumption and environmental pollution, and an increase in agricultural yields.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к беспилотным летательным аппаратам для обработки пестицидами пропашных культур.The invention relates to agriculture, in particular to unmanned aerial vehicles for treating row crops with pesticides.

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, выполненный 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 то, что при поверхностной сплошной обработке сельскохозяйственных пропашных культур инсектицидами или обработке междурядий гербицидами имеет место нежелательная обработка междурядий инсектицидами или нежелательная обработка гербицидами растений соответственно, и, как следствие, излишний расход пестицидов, также происходит дрейф рабочей жидкости из зоны обработки и загрязнение окружающей среды химикатами.The disadvantage of the known device is that during surface continuous treatment of agricultural row crops with insecticides or treatment of row-spacings with herbicides, undesirable treatment of row-spacings with insecticides or undesirable treatment of plants with herbicides takes place, respectively, and, as a result, excessive consumption of pesticides, and drift of the working fluid from the treatment area also occurs. 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 соединены 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, А01М 7/00, B64D 1/18, 2023).An unmanned aerial vehicle for applying pesticides in precision gardening 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 width of the torch of one of them. (patent RU 2793020, IPC B64U 10/10, B64U 101/40, A01M 7/00, B64D 1/18, 2023).

Недостатком известного устройства является то, что при его использовании для обработки пропашных культур обрабатывается только один ряд растений - это снижает его производительность, возможна неравномерная обработка растений рабочей жидкостью пестицида и, как следствие, снижение эффективности обработки.The disadvantage of the known device is that when it is used to treat row crops, only one row of plants is processed - this reduces its productivity, uneven treatment of plants with the working pesticide liquid is possible and, as a result, a decrease in the efficiency of treatment.

Технической задачей изобретения является повышение производительности, качества и эффективности обработки пропашных культур пестицидами, уменьшение их расхода, снижение загрязнения окружающей среды пестицидами.The technical objective of the invention is to increase the productivity, quality and efficiency of treating row crops with pesticides, reduce their consumption, and reduce environmental pollution with pesticides.

Техническая задача достигается тем, что в беспилотном летательном аппарате для обработки пестицидами пропашных культур, 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, выполненную виде горизонтальных и ряда вертикальных секций с распылительными модулями, модуль датчиков внешней среды, модуль измерения высоты полета, датчики расстояния и определения поражения растений вредителями и болезнями согласно изобретению из ряда вертикальных секций, по крайней мере одна секция выполнена центральной, а на концах каждой из вертикальных секций смонтирован распылительный модуль, снабженный вертикальной дугообразной секцией с распылителями, выполненной в виде дуги эллипса, большая ось которого параллельна поверхности почвы, а малая ось совпадает с осью симметрии вертикальной секции, причем датчики расстояния и определения поражения растений вредителями и болезнями установлены перед дугообразной секцией по направлению полета БЛА на кронштейне, соединенном перпендикулярно с дугообразной секцией в точке пересечения дуги с малой осью эллипса, при этом распылители предпочтительно установлены на концах и в верхней части дугообразной секции, а гидравлический коллектор распылителей соединен линией связи с электромагнитными запорными клапанами блока распределения потоков рабочей жидкости, который в свою очередь соединен с блоком автоматического управления работой технологического модуля полезной нагрузки.The technical problem is achieved by the fact that in an unmanned aerial vehicle for treating row crops with pesticides, 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 a payload technological module , including a block for placing and supplying working fluids, a block for regulating and distributing the flow of working fluid, a sectional rod made in the form of horizontal and a number of vertical sections with spray modules, an environmental sensor module, a module for measuring flight altitude, distance sensors and detection of pest damage to plants and diseases according to the invention from a number of vertical sections, at least one section is made central, and at the ends of each of the vertical sections a spray module is mounted, equipped with a vertical arc-shaped section with sprayers, made in the form of an elliptical arc, the major axis of which is parallel to the soil surface, and the minor axis coincides with the axis of symmetry of the vertical section, and distance sensors and sensors for determining damage to plants by pests and diseases are installed in front of the arcuate section in the direction of flight of the UAV on a bracket connected perpendicularly to the arcuate section at the point of intersection of the arc with the minor axis of the ellipse, with sprayers preferably installed at the ends and in the upper part of the arcuate section, and the hydraulic manifold of the nozzles is connected by a communication line with the electromagnetic shut-off valves of the working fluid flow distribution unit, which in turn is connected to the automatic control unit for the operation of the payload technological module.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен беспилотный летательный аппарат для обработки пестицидами пропашных культур, вид сзади; на фиг. 2 то же, вид А; на фиг. 3 изображена функциональная блок-схема бортовой системы автоматического управления пилотированием, навигацией и полезной нагрузкой БЛА; на фиг. 4 изображена функциональная блок-схема размещения, регулирования, подачи и диспергирования рабочих жидкостей пестицидов БЛА.In fig. 1 shows a rear view of an unmanned aerial vehicle for spraying row crops with pesticides; in fig. 2 the same, view A; in fig. 3 shows a functional block diagram of the on-board automatic control system for piloting, navigation and payload of the UAV; in fig. Figure 4 shows a functional block diagram of the placement, regulation, supply and dispersion of working fluids of pesticides UAV.

Беспилотный летательный аппарат (БЛА) 1 для обработки пестицидами пропашных культур 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 с горизонтальными секциями 12 с телескопическими звеньями 13 и механизмом 14 выдвижения-втягивания звеньев 13, ряд вертикальных секций с крайними секциями 15, 16 и, по крайней мере, одной центральной вертикальной секцией 17 с телескопическими звеньями 18, 19, 20, соединенными механизмами выдвижения-втягивания 21, 22 и 23 с концами горизонтальной секции 12.An unmanned aerial vehicle (UAV) 1 for treating row crops with pesticides 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 payload, a technological payload 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 a sectional boom with horizontal sections 12 with telescopic links 13 and a mechanism 14 for extending and retracting links 13, a number of vertical sections with outer sections 15, 16 and at least one central vertical section 17 with telescopic links 18, 19, 20 connected by extension-retraction mechanisms 21, 22 and 23 with the ends of the horizontal section 12.

На конце каждой вертикальной секции 15, 16, 17 смонтирован распылительный модуль 24, снабженный дугообразной секцией 25 с распылителями 26, лежащей в плоскости, перпендикулярной направлению полета БЛА, и соединенный с секцией 25, перпендикулярно к секции 25 кронштейном 27, на котором установлены бесконтактные ультразвуковые датчики 28 определения высоты положения секции 25 над обрабатываемыми растениями с направлением осей ультразвуковых потоков на листовую поверхность растений и оптико-электронные датчики 29 определения поражения растений 30 вредителями и болезнями.At the end of each vertical section 15, 16, 17, a spray module 24 is mounted, equipped with an arcuate section 25 with sprayers 26, lying in a plane perpendicular to the direction of flight of the UAV, and connected to section 25, perpendicular to section 25 by a bracket 27, on which non-contact ultrasonic sensors 28 for determining the height of the position of the section 25 above the treated plants with the direction of the axes of ultrasonic flows on the leaf surface of the plants and optical-electronic sensors 29 for determining damage to plants 30 by pests and diseases.

Дугообразная секция 25 выполнена в виде дуги эллипса 31, большая ось a-a которого параллельна поверхности почвы, а малая ось b-b совпадает с осью симметрии c-c вертикальной секции.The arcuate section 25 is made in the form of an ellipse arc 31, the major axis aa of which is parallel to the soil surface, and the minor axis bb coincides with the axis of symmetry cc of the vertical section.

Распылители 26 предпочтительно установлены на концах и в верхней части дуги эллипса 31секции 25.The nozzles 26 are preferably installed at the ends and at the top of the ellipse arc 31 of the section 25.

Установка распылительного модуля 24 на конце каждой вертикальной секции 15, 16, 17 в виде дугообразной секции 25 с распылителями 26 и сопряженного перпендикулярно к секции 25 по направлению полета кронштейна 27 с датчиками 28, 29 высоты положения секции 25 над обрабатываемыми растениями и определения поражения растений 30 вредителями и болезнями позволяет конкретизировать зону обработки БЛА пестицидами непосредственно по каждому ряду растений 30.Installation of a spray module 24 at the end of each vertical section 15, 16, 17 in the form of an arcuate section 25 with sprayers 26 and a bracket 27 coupled perpendicular to section 25 in the direction of flight with sensors 28, 29 for the height of the position of section 25 above the treated plants and for determining damage to plants 30 pests and diseases allows you to specify the area where UAVs are treated with pesticides directly for each row of plants 30.

Установка в ряду вертикальных секций, по крайней мере, одной центральной вертикальной 17 секции с телескопическими звеньями 20 повышает производительность обработки пропашных культур БЛА.Installing at least one central vertical 17 section with telescopic links 20 in a row of vertical sections increases the productivity of UAV processing of row crops.

Выполнение распылительного модуля в виде дуги эллипса 31, большая ось a-a которого параллельна поверхности почвы, а малая ось b-b совпадает с осью симметрии c-c вертикальной секции обеспечивает эквидистантное положение дугообразной секции относительно обрабатываемой вегетативной части растения 30.Making the spray module in the form of an ellipse arc 31, the major axis aa of which is parallel to the soil surface, and the minor axis bb coincides with the axis of symmetry cc of the vertical section ensures an equidistant position of the arcuate section relative to the treated vegetative part of the plant 30.

Установка распылителей 26 предпочтительно на концах и в верхней части дуги эллипса 31 секции 25 обеспечивает обработку пестицидами абаксиальной и адаксиальной сторон листьев растений 30. Installation of sprayers 26 preferably at the ends and in the upper part of the arc of the ellipse 31 of the section 25 ensures that the abaxial and adaxial sides of the leaves of the plants 30 are treated with pesticides.

Бортовая система автоматического управления (САУ) 8 содержит полетный контроллер 31 с процессором, связанный с модулем 32 программного обеспечения управления полетом БЛА и модулем 33 программного обеспечения управления работой технологического модуля 9 полезной нагрузки, интегрированную навигационную систему 34, включающую модуль инерциальной навигационной системы 35, объединенный с модулем спутниковой навигационной системы 36 в виде приемника ГЛОНАСС 37 с антенной 38. Полетный контроллер 31 комплексирован с блоками автоматического управления исполнительными механизмами 39 двигателей 4, блоком 40 управления работой технологического модуля 9 полезной нагрузки, с модулями датчиков внешней среды 41и измерения высоты полета 42. Датчики 28, 29 соединены линией связи с контроллером 31.The on-board automatic control system (ACS) 8 contains a flight controller 31 with a processor connected to a UAV flight control software module 32 and a software module 33 for controlling the operation of the payload technological module 9, an integrated navigation system 34, including an inertial navigation system module 35, integrated with a satellite navigation system module 36 in the form of a GLONASS receiver 37 with an antenna 38. The flight controller 31 is integrated with automatic control units for actuators 39 of engines 4, a unit 40 for controlling the operation of the technological module 9 of the payload, with modules for environmental sensors 41 and flight altitude measurement 42. Sensors 28, 29 are connected by a communication line to the controller 31.

Блок 10 для размещения и подачи рабочих жидкостей содержит бак 43 для рабочей жидкости пестицидов, оснащенный электронным уровнемером 44 и заправочной горловиной 45, насос 46 с электроприводом для создания давления и перемещения рабочей жидкости из бака 43 к блоку 11. Между баком 43 и насосом 46 установлен электрогидравлический нормально закрытый запорный клапан 47. Блок 10 соединен линией связи 48 с блоком 49 автоматического управления работой технологического модуля 9 полезной нагрузки, который в свою очередь соединен линией связи 50 с контроллером 18, а линией связи 51 - с блоком 11 регулирования подачи рабочей жидкости.Block 10 for placing and supplying working fluids contains a tank 43 for the working fluid of pesticides, equipped with an electronic level gauge 44 and a filling neck 45, a pump 46 with an electric drive for creating pressure and moving the working fluid from the tank 43 to the block 11. Installed between the tank 43 and the pump 46 electrohydraulic normally closed shut-off valve 47. Block 10 is connected by a communication line 48 to a block 49 for automatically controlling the operation of the technological module 9 of the payload, which in turn is connected by a communication line 50 to the controller 18, and a communication line 51 to the block 11 for regulating the supply of working fluid.

Блок 11 включает переливной электрогидравлический клапан 52 с пропорциональным управлением, пропорциональный редукционный клапан 53, регулирующий давление и расход рабочего потока в соответствии с опорными сигналами, поступающими от контроллера 31, электромагнитный расходомер 54, датчик давления жидкости 55. Блок 11 соединен гидролинией подачи 56 с блоком 57 распределения потоков рабочей жидкости. Блок 57 содержит распределительную гидролинию 58, к которой подключены электромагнитные запорные клапаны 59, связанные с распылителями 26 гидролиниями 60. Индукционные катушки электромагнитных запорных клапанов 59 подключены линией связи 60 к блоку 49. Выходные отверстия клапанов 59 соединены гидролиниями 61 с гидравлическим коллектором 62 распылителей 26.Block 11 includes an electrohydraulic overflow valve 52 with proportional control, a proportional pressure reducing valve 53 that regulates the pressure and flow rate of the working flow in accordance with reference signals coming from the controller 31, an electromagnetic flow meter 54, a liquid pressure sensor 55. Block 11 is connected by a hydraulic supply line 56 to the block 57 distribution of working fluid flows. Block 57 contains a distribution hydraulic line 58, to which are connected electromagnetic shut-off valves 59, connected to the sprayers 26 by hydraulic lines 60. The induction coils of the electromagnetic shut-off valves 59 are connected by a communication line 60 to the block 49. The outlet openings of the valves 59 are connected by hydraulic lines 61 to the hydraulic manifold 62 of the sprayers 26.

Беспилотный летательный аппарат для обработки пестицидами пропашных культур работает следующим образом.An unmanned aerial vehicle for spraying row crops with pesticides works as follows.

В процессор полетного контроллера 31 загружают полетное задание, в котором отображают в электронном виде параметры маршрута полета и электронную карту-задание, являющиеся программой дифференцированной обработки пестицидами пропашных культур в системе точного земледелия. 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 31, which electronically displays the parameters of the flight route and an electronic task map, which is a program for the differentiated treatment of row crops with pesticides in a precision farming 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 43 через заправочную горловину 45 с контролем уровня по уровнемеру 44 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 43 through the filling neck 45 with level control using the level gauge 44 in accordance with the electronic task card.

От котроллера 31 сигнал передаётся в блок системы автоматического управления полетом, запускаются двигатели 4, производится раскрутка несущих винтов 5 и двигатели 4 переводятся во взлетный режим. Контроллер 31 передает управляющие сигналы в блок 39, 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 34, сравниваются с заданными координатами, введенными в программу траекторного полета. Модуль 41 датчиков внешней среды передает информацию в микропроцессор контроллера 31 о параметрах внешней среды (скорости и направлении ветра, атмосферном давлении, температуре и влажности воздуха). Модуль 41 контролирует метеорологические параметры- скорость и направление ветра, температуру окружающей среды и передает значение параметров в контроллер 31.Модуль измерения высоты полета 42 передает на процессор контроллера 31 текущее значение высоты полета БЛА 1.From the controller 31, the signal is transmitted to the automatic flight control system unit, the engines 4 are started, the main rotors 5 are spun up, and the engines 4 are switched to takeoff mode. The controller 31 transmits control signals to block 39, 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 34 are compared with the given coordinates, entered into the trajectory flight program. The environmental sensor module 41 transmits information to the microprocessor of the controller 31 about the parameters of the external environment (wind speed and direction, atmospheric pressure, temperature and humidity). Module 41 controls meteorological parameters - wind speed and direction, ambient temperature and transmits the parameter values to controller 31. Flight altitude measurement module 42 transmits the current value of the flight altitude of UAV 1 to the processor of controller 31.

При подлете БЛА 1 к точке начала обработки по сигналу от контроллера 31, переданному в механизм 14, происходит выдвижение горизонтальных секций штанги 12 и установка вертикальных секций 15, 16, 17 в заданное рабочее положение. Бортовой контроллер 31 передает через блок 11 по линиям связи 48 и 51 управляющие сигналы, соответственно, в блоки 10 и 11. Клапан 47 открывается, включаются в работу насос 46 и клапаны 52, 53 устанавливается на заданный перепад давления рабочей жидкости.When the UAV 1 approaches the processing start point, according to a signal from the controller 31 transmitted to the mechanism 14, the horizontal sections of the rod 12 are extended and the vertical sections 15, 16, 17 are installed in the specified operating position. The on-board controller 31 transmits through block 11 via communication lines 48 and 51 control signals, respectively, to blocks 10 and 11. Valve 47 opens, pump 46 is turned on and valves 52, 53 are set to a given pressure drop of the working fluid.

Рабочая жидкость подается насосом 43 в клапан 52, который поддерживает заданное давление на входе рабочей жидкости в клапан 53 за счет байпасирования части потока жидкости в бак 43. Клапан 53 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 53 рабочая жидкость поступает в расходомер 54, который определяет текущее значение расхода и передает его по линии связи 51 в блок 49 и далее в контроллер 31. Датчик давления 55 измеряет текущее значение давления потока жидкости, которое по линии связи 51 передается в блок 49 и затем в контроллер 31. Контроллер 31 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 50 через блок 49. Из блока 11 рабочая жидкость поступает в гидролинию групповой связи 58 блока 57 и далее к запорным клапанам 59. От контроллера 31 по линии связи 49 передается сигнал в блок 49 и далее по линии связи 60 в блок 57 на включение в работу клапанов 59. Клапаны 59 в соответствии с электронной картой - заданием, автоматически открываются на заданный расход рабочей жидкости, соответствующий заданной норме внесения, и рабочая жидкость пестицида диспергируется на обрабатываемые растения.The working fluid is supplied by pump 43 to valve 52, which maintains a given pressure at the inlet of working fluid to valve 53 by bypassing part of the fluid flow into tank 43. Valve 53 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 53, the working fluid enters flow meter 54, which determines the current flow rate and transmits it via communication line 51 to block 49 and then to controller 31. Pressure sensor 55 measures the current pressure value of the fluid flow, which is transmitted via communication line 51 to block 49 and then to the controller 31. The controller 31 compares the current values of the 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 50 through block 49. From block 11, the working fluid enters the group communication hydraulic line 58 of block 57 and then to shut-off valves 59. From the controller 31, a signal is transmitted via communication line 49 to block 49 and then via communication line 60 to block 57 to activate valves 59. Valves 59, in accordance with the electronic task card, automatically open at a given flow rate of working fluid corresponding to a given application rate, and the working fluid of the pesticide is dispersed onto the treated plants.

Заболевание растений, поражение их вредителями и болезнями в начальной стадии проявляются на отдельных растениях или локальных очагах. Дифференцированное внесение фунгицидов и инсектицидов с учетом неоднородности поражения растений как повышает эффективность защитных мероприятий, выполнимых БЛА, так и снижает экологическую нагрузку на окружающую среду.Plant diseases, damage by pests and diseases in the initial stage appear on individual plants or local foci. Differential application of fungicides and insecticides, taking into account the heterogeneity of plant damage, both increases the effectiveness of protective measures carried out by UAVs and reduces the environmental load on the environment.

В процессе полета БЛА 1 по заданной траектории при обработке пестицидами пропашных культур, ультразвуковые датчики расстояния 28 определяют высоту положения распылительного модуля 24 над растениями, далее передают информацию по линиям связи (не показано) в контроллер31, который сравнивает текущие значения расстояния с заданным расстоянием и при необходимости передает управляющее воздействие на механизм изменения высоты полета БЛА. В режиме on-line датчик 29 считывает информацию о характере и степени поражения вредителями или болезнями в каждом обрабатываем инсектицидами или фунгицидами ряде растений и передает данные о степени поражения вредителями или болезнями в контроллер 31. От контроллера по линии связи 49 передается сигнал блок 49 и далее по линии связи 60 передается команды в блок 57 на открытие или закрытие клапанов 59 в соответствии с тем наблюдается поражение растений вредителями или болезнями в каждом обрабатываем инсектицидами или фунгицидами ряде, или отсутствует. During the flight of the UAV 1 along a given trajectory when treating row crops with pesticides, ultrasonic distance sensors 28 determine the height of the spray module 24 above the plants, then transmit information via communication lines (not shown) to the controller 31, which compares the current distance values with a given distance and at if necessary, transmits the control action to the mechanism for changing the flight altitude of the UAV. In on-line mode, sensor 29 reads information about the nature and degree of damage by pests or diseases in each row of plants treated with insecticides or fungicides and transmits data on the degree of damage by pests or diseases to controller 31. From the controller, a signal block 49 and beyond is transmitted via communication line 49 via communication line 60, commands are transmitted to block 57 to open or close valves 59, depending on whether the plants are affected by pests or diseases in each row treated with insecticides or fungicides, or absent.

В режиме of-line обработка пестицидами пропашных культур производится на основе предварительно разработанной карте - заданию распространения заболеваний и поражения вредителями растений обрабатываемого поля.In off-line mode, pesticide treatment of row crops is carried out on the basis of a pre-developed map that specifies the spread of diseases and pest damage to plants in the treated field.

При выработке рабочей жидкости в баке 43, контролируемой уровнемером 45, сигнал от блока 49 поступает в контроллер 31, который посредством приемника 37 фиксирует координаты точки положения БЛА 1 на заданной траектории обработки пропашных культур. Контроллер 31 передает управляющие сигналы через блок 49 по линиям связи 47 и 60 на отключение насоса 46, закрытие клапана 47 и клапанов 59. САУ 8 направляет БЛА 1 к месту заправки рабочей жидкостью. Перед посадкой по сигналу от контроллера 31 посредством механизмов 21, 22, 23, осуществляется подъем вертикальных 15, 16, 17 штанги 12 и БЛА1 осуществляет посадку для заправки бака 43 рабочей жидкостью. После заправки БЛА 1 взлетает, контроллер 31 передает управляющий сигнал механизмам 21, 22, 23 на перевод вертикальных секций 15, 16, 17 в рабочее положение. САУ 8 возвращает БЛА 1 в точку прерванного полета и процесс внесения пестицидов продолжается.When the working fluid is produced in tank 43, controlled by level gauge 45, the signal from block 49 is sent to controller 31, which, through receiver 37, records the coordinates of the position point of the UAV 1 on a given trajectory for processing row crops. Controller 31 transmits control signals through block 49 via communication lines 47 and 60 to turn off pump 46, close valve 47 and valves 59. ACS 8 directs UAV 1 to the place of filling with working fluid. Before landing, upon a signal from the controller 31, through mechanisms 21, 22, 23, the vertical 15, 16, 17 rods 12 are lifted and the UAV1 lands to fill the tank 43 with working fluid. After refueling, the UAV 1 takes off, the controller 31 transmits a control signal to the mechanisms 21, 22, 23 to transfer the vertical sections 15, 16, 17 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 производительности и качества обработки пестицидами пропашных культур, снижение расхода пестицидов и уменьшение загрязнения окружающей среды до предельно допустимых концентраций, повышение урожайности сельскохозяйственных культур за счет своевременной и точной обработки их пестицидами, минимизирует дрейф пестицидов в воздухе и, как следствие, их снос из зоны обработки.The inventive device provides increased productivity and quality of pesticide treatment of row crops, reduced pesticide consumption and reduced environmental pollution to maximum permissible concentrations, increased crop yields due to timely and accurate treatment with pesticides, minimizes the drift of pesticides in the air and, as a result, their drift from the processing area.

Claims (1)

Беспилотный летательный аппарат для обработки пестицидами пропашных культур, 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, секционную штангу, выполненную в виде горизонтальных и ряда вертикальных секций с распылительными модулями, модуль датчиков внешней среды, модуль измерения высоты полета, датчики расстояния и определения поражения растений вредителями и болезнями, отличающийся тем, что из ряда вертикальных секций, по крайней мере, одна секция выполнена центральной, а на концах каждой из вертикальных секций смонтирован распылительный модуль с вертикальной дугообразной секцией и распылителями, выполненной в виде дуги эллипса, большая ось которого параллельна поверхности почвы, а малая ось совпадает с осью симметрии вертикальной секции, причем датчики расстояния и определения поражения растений вредителями и болезнями установлены перед дугообразной секцией по направлению полета БЛА на кронштейне, соединенном перпендикулярно с дугообразной секцией в точке пересечения дуги с малой осью эллипса, при этом распылители предпочтительно установлены на концах и в верхней части дугообразной секции, а гидравлический коллектор распылителей соединен линией связи с электромагнитными запорными клапанами блока распределения потоков рабочей жидкости, который, в свою очередь, соединен с блоком автоматического управления работой технологического модуля полезной нагрузки.An unmanned aerial vehicle for treating row crops with pesticides, comprising 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 delivery working fluids, a unit for regulating and distributing the flow of working fluid, a sectional rod made in the form of horizontal and a number of vertical sections with spray modules, an external environment sensor module, a module for measuring flight altitude, distance sensors and detection of plant damage by pests and diseases, characterized in that from a number of vertical sections, at least one section is made central, and at the ends of each of the vertical sections there is mounted a spray module with a vertical arc-shaped section and sprayers, made in the form of an elliptical arc, the major axis of which is parallel to the soil surface, and the minor axis coincides with the axis symmetry of the vertical section, with distance sensors and detection of plant damage by pests and diseases installed in front of the arc-shaped section in the direction of flight of the UAV on a bracket connected perpendicularly to the arc-shaped section at the point of intersection of the arc with the minor axis of the ellipse, with sprayers preferably installed at the ends and in the upper part arc-shaped section, and the hydraulic manifold of the nozzles is connected by a communication line with the electromagnetic shut-off valves of the working fluid flow distribution unit, which, in turn, is connected to the automatic control unit for the operation of the payload technological module.
RU2023114329A 2023-05-31 Unmanned aerial vehicle for spraying pesticides on row crops RU2808295C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2808295C1 true RU2808295C1 (en) 2023-11-28

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU179386U1 (en) * 2017-08-09 2018-05-11 Общество с ограниченной ответственностью "АГРОДРОНГРУПП" (ООО "АГРОДРОНГРУПП") Unmanned aerial vehicle for the processing of plants
RU2754790C1 (en) * 2021-03-22 2021-09-07 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Unmanned helicopter for the application of pesticides, fertilizers and other agrochemicals in precision farming
RU2789929C1 (en) * 2022-09-29 2023-02-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Unmanned aerial sprayer
CN218806566U (en) * 2022-11-07 2023-04-07 河南恩高农业科技有限公司 Plant protection unmanned aerial vehicle with pesticide spraying mechanism

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU179386U1 (en) * 2017-08-09 2018-05-11 Общество с ограниченной ответственностью "АГРОДРОНГРУПП" (ООО "АГРОДРОНГРУПП") Unmanned aerial vehicle for the processing of plants
RU2754790C1 (en) * 2021-03-22 2021-09-07 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Unmanned helicopter for the application of pesticides, fertilizers and other agrochemicals in precision farming
RU2789929C1 (en) * 2022-09-29 2023-02-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Unmanned aerial sprayer
CN218806566U (en) * 2022-11-07 2023-04-07 河南恩高农业科技有限公司 Plant protection unmanned aerial vehicle with pesticide spraying mechanism
RU2793020C1 (en) * 2023-01-27 2023-03-28 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Unmanned aerial vehicle for pesticide application in precision horticulture

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109122633B (en) Plant protection unmanned aerial vehicle accurate variable spraying device for neural network decision-making and control method
US20220211026A1 (en) System and method for field treatment and monitoring
EP3476215B1 (en) System for spraying plants
US5704546A (en) Position-responsive control system and method for sprayer
AU702123B2 (en) Independent flow rate and droplet size control system and method for sprayer
AU2006202376B2 (en) Electrically actuated variable pressure control system
CN205661666U (en) Plant protection unmanned aerial vehicle intelligence system of giving medicine to poor free of charge
JP3932222B2 (en) Precision farming
CN105667799B (en) A kind of agricultural unmanned plane pesticide spraying system
CN105905302A (en) Intelligent pesticide applying system and control method of plant protection unmanned aerial vehicle
EP1833295B2 (en) A method for regulating the throughput
WO2005123503A1 (en) Injection variable rate chemical distribution
RU2731082C1 (en) Mobile robot-sprayer for pesticide treatment of intertilled vegetable and low-growing berry crops
CN113613492A (en) Unmanned plane
CN106681400A (en) Quantity-varying spraying system applicable to unmanned aerial vehicle
US20220304296A1 (en) Spray application device
JP6508232B2 (en) Scattering system
RU2808295C1 (en) Unmanned aerial vehicle for spraying pesticides on row crops
Ozkan Drones for Spraying Pesticides—Opportunities and Challenges
RU2644196C1 (en) Selection motoblock-sprayer
RU2811604C1 (en) Unmanned aerial vehicle for applying pesticides in fruit farming and nursery farms
RU2808008C1 (en) Unmanned aerial vehicle for applying pesticides in fruit farming and nursery farming
RU2769411C1 (en) Unmanned tethered aviation complex for application of pesticides and agrochemicals in precision agriculture
RU2808292C1 (en) Unmanned aerial vehicle for treating garden trees and shrubs with pesticides
RU2793020C1 (en) Unmanned aerial vehicle for pesticide application in precision horticulture