WO2017161431A1

WO2017161431A1 - Veículo terrestre não tripulado para agricultura e processo de pulverização utilizando veículo terrestre não tripulado para agricultura

Info

Publication number: WO2017161431A1
Application number: PCT/BR2017/050069
Authority: WO
Inventors: Eduardo MARCKMANN; Felipe Valtrick DE ALMEIDA; Augusto Seganfredo MAINARDI
Original assignee: Eirene Projetos E Consultoria Ltda
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2017-09-28
Also published as: BR102016006251A2; BR102016006251B1

Abstract

A presente invenção pertence ao setor tecnológico de implementos agrícolas e refere-se, mais especificamente, a um veículo terrestre não tripulado para pulverização seletiva e o processo referente à pulverização utilizando tal veículo. O invento propõe um conjunto chassi, o qual apresenta como principal função a pulverização vertical, estando apto a receber diferentes módulos funcionais sobre sua plataforma de engate rápida. O veículo tem como objetivo a diminuição dos riscos sofridos pelo operador a partir da exposição direta aos agrotóxicos, assim como evitar possíveis acidentes por erro de condução. Além disso, a invenção visa beneficiar o consumidor final de produtos agrícolas, visto que será possível maior controle e redução no nível de concentração de defensivos sobre os alimentos perecíveis. O funcionamento do pulverizador ocorre com matriz de energia elétrica através de baterias dedicadas, apresentando sistema motriz integral nas quatro rodas, suspensão mecânica independente e controle independente de ângulos de esterçamento. Operando de forma autônoma, o sistema de navegação é derivado de cálculo de trajetória e calibração de taxas de aplicação por intermédio de centrais de processamento de dados embarcadas, as quais realizam escaneamento de solo através de câmeras e sensores para composição da malha de rolagem e seus respectivos obstáculos durante o percurso.

Description

VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA E PROCESSO DE PULVERIZAÇÃO UTILIZANDO VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA

Setor tecnológico da invenção

De uma maneira geral a presente invenção pertence ao setor tecnológico de implementos agrícolas e se refere, mais especificamente, a um veículo terrestre não tripulado para pulverização seletiva no campo da agricultura e seu respectivo processo de pulverização.

Estado da técnica conhecido

Atualmente, os pulverizadores autopropelidos têm como característica principal o módulo operacional tripulado, com o condutor/operador devidamente resguardado de risco de acidentes por meio de uma estrutura de proteção contra capotamento (ROPS). Tal estrutura deve atender todos os requisitos previstos por normas internacionais de segurança veicular. Em relação à forma de distribuição e/ou pulverização dos defensivos, essa geralmente é denominada horizontal, ocorrendo paralelamente ao solo, com barras de extensão variadas que podem ser fixadas nas seções frontal, central ou traseira do veículo, dependendo do fabricante. Além disso, atualmente a abertura e fechamento das barras e bitolas de eixo são realizadas por meios de dispositivos mecânicos ou hidráulicos.

As matrizes de energia desses pulverizadores consistem ou são derivadas de combustíveis fósseis, como diesel e biodiesel, sendo assim altamente poluentes impactando ambientalmente a região. Além disso, fica a critério de cada fabricante a definição dos parâmetros funcionais primários, tais como capacidade máxima de reservatórios, comprimento de barras (envergadura), número de secções por barra, bitolas de eixo, vão livre e inclinações de trabalho.

Os volumes de calda adotados na pulverização horizontal variam de acordo com a cultura, defensivo, tipos de bico e classes de cobertura da planta que podem variar de muito fina a grosseira. Resumidamente, estes veículos de pulverização são compostos por um chassi mecânico em aço estrutural, com trem de rolamento composto por roda e pneu fixados a ele e ainda, auxiliado por sistema de suspensão mecânica ou pneumática. Sua navegação pode ser realizada de forma manual pelo operador ou por piloto automático, o qual é gerenciado por telemetrias oriundas do Sistema de Posicionamento Global (GPS) e por Cinemática em Tempo Real (RTK).

O esterçamento de rodas é assistido por barras de direção ou cilindros hidráulicos junto ao eixo dianteiro do veículo. No que tange a ação de abastecimento e reabastecimento de suas matrizes de energia e reservatórios, a mesma é realizada através de bocais (válvulas) de engate rápido fixadas junto a cada um dos respectivos sistemas.

Existem algumas alternativas que representam o atual estado da técnica que são descritas em alguns documentos de patentes e que configuram pulverizadores autopropelidos, porém em todos os casos observados é necessária a presença de um tripulante na cabine de comando para efetuar a condução do veículo. Exemplos assim podem ser observados nas patentes de modelos de utilidade BR 20 2013 009865 0 – “Disposição construtiva aplicada em pulverizador auto propelido” e MU 8301065-3 – “Equipamento pulverizador auto propelido de barras articuladas”. Outra configuração aplicada em pulverizadores consiste na patente australiana AU2013245531 – “ Agricultural sprayer”, a qual compreende um pulverizador agrícola dotado de estrutura de chassi montado sobre rodas e na sua extremidade frontal uma cabine de condução.

No que se refere à normas estabelecidas nesse ramo desde de 6 de junho de 2005, todos os modelos e versões de pulverizadores em comercialização no mercado devem obedecer a regulamentação prescrita junto a norma regulamentadora NR-31, emitida pelo MTE (Ministério do Trabalho e Emprego). Sendo assim, a regulagem da taxa de pulverização, também conhecida como calibração, pode ser feita de forma manual ou automática, dependendo do módulo de controle instalado no veículo. A partir disso, se destaca a necessidade do operador ser o responsável pelo ajuste da calibração do equipamento.

Nos últimos anos a OMS (Organização Mundial da Saúde) propõe o uso de novas tecnologias para redução do nível de concentração de agrotóxicos sobre os alimentos perecíveis, visto a gama de doenças que podem ser originárias destes compostos. Nesse contexto, a gravidade com emprego desses compostos foi tratada no PRONARA (Programa Nacional para Redução do uso de Agrotóxicos) e em comunicado efetuado pelo INCA (Instituto Nacional de Câncer José Alencar Gomes da Silva), no qual recomenda-se a redução progressiva e sustentada do uso de agrotóxicos. Essa redução se faz necessária tendo em vista os grandes malefícios que podem ser causados por agrotóxicos/fertilizantes, como poluição ambiental, intoxicação de trabalhadores e da população em geral.

Contudo, apesar de crescentes os movimentos em busca da diminuição no uso de agrotóxicos devido aos efeitos prejudiciais observados, evidenciando os malefícios que podem surgir através do uso excessivo destas substâncias, até o presente momento nenhum fabricante de maquinário agrícola frente ao mercado global, desenvolveu um sistema de pulverização totalmente autônomo que dispense a utilização de um condutor/operador e tão pouco, que contemple um sistema de detecção e escaneamento em tempo real do solo. Tal sistema permitiria a realização da função primária do veículo pulverizador sem que seja necessária a intervenção por parte do operador e, consequentemente, reduzindo exponencialmente sua exposição direta aos agrotóxicos e ao risco de ferimentos graves em casos de capotamento ou colisões.

Dentre as alternativas relacionadas a sistemas implementados para a condução de implementos agrícolas pode ser verificada a patente de invenção nº PI 0401717-0 – “Sistema de navegação para um veículo terrestre”. O documento em questão propõe um sistema de navegação para veículos, preferencialmente agrícolas, e como descrito anteriormente, é baseado em sistema de posicionamento global. O invento inclui um conjunto de compensação inercial para compensar informações de navegação tal como posição, curso e espaçamento de trilha para erros causados por terrenos desnivelados. Uma outra forma de controle aplicada a pulverizador auto propelido é descrita na patente chinesa CN104335996 – “ Remote-controlled self-propelled plant protection pesticide sprayer”, na qual o veículo é controlado remotamente e utiliza-se de energia solar. Contudo, apesar de inovadora, a invenção não apresenta sistema para escaneamento do solo para maior controle na quantidade de agrotóxico depositada. Além disso, seu deslocamento deve ser controlado através de controle remoto, e não de forma autônoma por meio de processamentos de dados e sensores.

Outro movimento de cunho socioambiental de grande importância, senão o maior nas últimas décadas, é o desenvolvimento sustentável através do uso razoável dos recursos naturais. Sendo que um dos seus principais focos é a utilização de energias renováveis, que visa principalmente a redução da emissão de gases causadores do efeito estufa. Visando diminuir o impacto ambiental causado pela emissão de gases por veículos alimentados por combustíveis fósseis, o mercado automobilístico desenvolveu na última década automóveis elétricos e híbridos, todavia, ainda não houve uma disseminação satisfatória deste tipo de veículo em meio a população mundial.

No segmento agrícola já existem alguns sistemas visando o desenvolvimento sustentável através da utilização de biomassa, sistemas híbridos e elétricos, que são responsáveis por uma quantidade ínfima de participação no setor. Contudo, a evolução realizada pelo mercado ainda é insuficiente considerando a gravidade e importância deste assunto para a manutenção do ecossistema terrestre. Particularmente, esse tipo de veículo não foi desenvolvido ainda para atender a demanda de máquinas agrícolas fertilizadoras.

Com isso, a partir de todos os inconvenientes existentes nos equipamentos agrícolas pulverizadores de agrotóxicos atualmente utilizados, descritos acima no estado da técnica, é visível a existência de uma lacuna na criação de um equipamento que dispense a necessidade de um condutor/operador para a aplicação de defensivos. Assim, ainda não se conhece uma alternativa que torne a operação independente do operador a partir da implementação de um veículo terrestre autopropelidos autônomo. Além disso, também é desconhecido o desenvolvimento de um implemento agrícola para fertilização e seu processo de pulverização que seja dotado de módulos para controle preciso da pulverização e do deslocamento, análise da área a ser pulverizada, diminuição na quantidade de uso dos agrotóxicos, e ainda, que utilize matriz de energia elétrica, em busca de um baixo impacto ambiental.

Novidades e objetivos da invenção

Com o objetivo de sanar as falhas do estado atual da técnica destacadas acima, a presente patente de invenção visa propor uma solução para o problema principal observado em pulverizadores autopropelidos no que se refere a necessidade de um operador na cabine de controle. A partir disso, e como principal vantagem construtiva do invento, se propôs o desenvolvimento de um pulverizador multifuncional e não tripulado para agricultura, tendo como função primária o processo de pulverização vertical e ainda a possibilidade de instalação de diferentes módulos funcionais sobre sua plataforma de engate rápida.

Para fins de combate à emissão de gases poluentes à camada de ozônio, a presente invenção tem como premissa a utilização de matriz de energia limpa, sendo esta parcialmente ou totalmente elétrica, a fim de garantir maior autonomia de uso, a mesma poderá ser abastecida ou recarregada durante a operação de trabalho através de motor gerador de força estacionário visando atender aos anseios dos órgãos mundiais de saúde no que tange ao desenvolvimento sustentável.

Além disso, de forma a diminuir os riscos sofridos pelo operador a partir da exposição direta aos agrotóxicos e evitar possíveis acidentes por erro de condução, o veículo proposto consiste em um veículo não-tripulado podendo operar de forma autônoma, a partir de um sistema de navegação apto a realizar cálculos de posicionamento, mapeamento e de trajetória por intermédio de centrais de processamento.

O veículo terrestre proposto é dotado de um sistema de pulverização que disponibiliza performance de manobrabilidade aliada a uma cobertura efetiva das culturas em relação ao controle de pragas. Assim, a solução em questão visa um decréscimo expressivo de pesticidas e defensivos para controle das mesmas e, consequentemente, minimiza as perdas nas etapas prévias e posteriores da colheita, com baixo impacto ambiental.

O objetivo principal da invenção consiste na obtenção de benefícios diretos ao meio ambiente, uma vez que a ação do vento de cauda pode ser minimizada de maneira expressiva durante o processo de pulverização vertical entre linhas de plantio, evitando riscos de contaminação de lençóis freáticos ou mesmo cultivos de áreas vizinhas. Visa-se ainda a redução e concentração expressiva no uso de agrotóxicos sobre os alimentos cultivados, sejam eles destinados ao consumo direto ou indireto da população. O método de pulverização adotado na presente solução otimiza o volume de calda (L/ha) em 50% em comparação aos demais pulverizadores autopropelidos atualmente disponíveis no mercado global, sendo essa redução um dos pontos de maior destaque na invenção uma vez que há um movimento a nível global de produção de alimentos com baixos índices de agrotóxicos.

Ademais, o pulverizador ainda possui a capacidade de transpor obstáculos existentes em sua trajetória de operação com auxílio de suspensão mecânica independente nas quatro rodas, além do controle em tempo real dos ângulos de esterçamento das rodas. Por se tratar de um veículo extremamente leve quando comparado aos demais pulverizadores existentes no mercado atual, na ordem de 2 toneladas, o mesmo condiciona menor compactação de solo e a redução de área não produtiva (talões) ao final da área total de plantio. Os bancos de bateria do veículo proporcionam a condução do processo de pulverização por um intervalo de tempo de quatro a oito horas ininterruptas, dependendo da configuração de sua matriz de energia sem que haja a necessidade de reabastecimento de energia, sendo que haverá o acionamento do motor gerador estacionário, o qual atuará de maneira temporária até que haja o completo reabastecimento do banco de baterias. Assim o implemento agrícola pode inclusive efetuar a operação durante o período da noite, horário mais propício para aplicação de defensivos devido às condições climáticas extremamente favoráveis.

As barras laterais e central que compõem o veículo, em fibra de carbono ou alumínio, utilizam o conceito de pulverização vertical por meio de pingentes rígidos para fixação dos bicos de pulverização ao longo do eixo vertical, propiciando controle direcional do leque de aplicação unicamente sobre cultura de plantio. Assim, a aplicação dos defensivos e fungicidas fica concentrada desde a base até a copa da cultura, reduzindo a contaminação do solo uma vez que aumenta-se o controle da direção de sua aplicação, diminuindo drasticamente a quantidade de defensivo lançado no solo de cultivo. Há ainda a possibilidade de implementação de um módulo opcional de pulverização eletrostática, permitindo o controle de dispersão da solução em nuvem de micro gotas eletricamente carregadas.

Descrição dos desenhos anexos

A fim de que a presente invenção seja plenamente compreendida e levada à prática por qualquer técnico deste setor tecnológico, a mesma será descrita de forma clara, concisa e suficiente, tendo como base os desenhos anexos, que a ilustram e subsidiam abaixo listados:

Fig.1

representa o chassi mecânico do veículo pulverizador de acordo com a invenção proposta.

Fig.2

representa a suspensão independente presente nas quatro rodas do veículo pulverizador não tripulado.

Fig.3

representa os cubos de roda elétricos do veículo conforme a invenção proposta.

Fig.4

representa o sistema de esterçamento individual de rodas controlado eletronicamente.

Fig.5

representa o diagrama de blocos contendo os componentes do veículo e os módulos responsáveis pelo processo de funcionamento do veículo não tripulado.

Fig.6

representa o elemento responsável pelo sistema de sustentação, fixação e controle direcional das rodas.

Fig.7

representa o sistema de barras que contém os atuadores lineares elétricos que compõe o veículo pulverizador não-tripulado.

Fig.8

representa o veículo em sua configuração final, compreendendo todos os elementos que o compõem.

Fig.9

representa o chassi mecânico do veículo pulverizador com os rodados de acordo com a invenção proposta.

O veículo terrestre não tripulado, objeto do presente relatório descritivo, é constituído basicamente de chassi mecânico (2), conforme a Figura 1, e realiza seu deslocamento sobre uma área previamente especificada pelo usuário, transpondo obstáculos com auxílio de suspensão independente (3) nas quatro rodas (1), de forma que permita uma transposição de rampas na ordem de 40% ou 22,5° de inclinação ou declividade. Além disso, o invento contempla um controle em tempo real dos ângulos de esterçamento das rodas, como pode ser verificado na Figura 3, esse controle é realizado através de cubos de rodas elétricos (4), devidamente acoplados à estrutura mecânica do trem de rolamento.

Na Figura 4 é representado o sistema de esterçamento individual de rodas conforme proposto na presente invenção. Este sistema é controlado eletronicamente, baseando-se na necessidade da transposição de obstáculos, a partir de dados obtidos através de diversos sensores de mapeamento, localização e detecção acoplados estrategicamente ao longo do perímetro da carroceria. O sistema de esterçamento permite a rotação das rodas em 180º, sendo os movimentos realizados nas direções de +90°/-90°, para ambos os lados, o que possibilita ao veículo deslocar-se em qualquer direção com raio de giro igual a 0°. A solução ainda permite que com o controle do deslocamento, esterçamento e escorregamento, que se dará através de motores de passo angular (5) e motores de roda, permitirá ao veículo um giro de até 360° sobre seu eixo vertical, possibilitando um deslocamento através de translações no eixo longitudinal ou transversal durante trajeto, de forma aleatória.

Todo o funcionamento do sistema implementado no veículo, composto de unidades de controle de roda, módulo de controle de aplicação e módulos de navegação, posicionamento, mapeamento, interface com o usuário e de gerenciamento, é representado no diagrama de blocos contendo os componentes do veículo e os módulos responsáveis pelo processo de funcionamento do veículo não tripulado, conforme Figura 5. O módulo de navegação do veículo baseia-se num mapa global de uma área previamente especificada pelo usuário e ao alcance do sistema de aplicação. A navegação ocorre a partir do cálculo do trajeto a ser efetuado, utilizando câmeras de navegação e sensores de localização e telemetria. Assim, através do sistema de navegação inercial e sistema de posicionamento global é estimada a posição atual e há a construção de mapas locais com os quais decidirá a melhor trajetória para cumprir o trajeto designado. Ainda visando possibilitar a navegação autônoma, este invento dispõe de módulos de processamento com capacidades de posicionamento, mapeamento e navegação do veículo, os quais podem ser executados em um único processador ou em diferentes processadores, dependendo da quantidade de informação e precisão almejada.

O movimento de esterçamento é realizado através de motores (5) de servo motores de passo angular (elétricos), apresentados na Figura 6 e para a execução da trajetória, os cálculos de velocidade e o controle do movimento dos motores de tração (dispostos juntamente com os cubos de roda elétricos) e do movimento de esterçamento, são efetuados por unidades de controle de roda. As unidades de controle de roda nesta invenção dispõem-se em módulos separados, que referem-se ao conjunto rodado, composto por roda, motor e caneleira de sustentação, suspensão e controle, tal configuração é proposta a fim de se obter uma rápida resposta quanto as possíveis mudanças de trajetória e um controle mais preciso do movimento.

O módulo de posicionamento é responsável pela estimação da posição atual do veículo em referência ao mapa global, estando apto a calcular o deslocamento do veículo a partir da utilização de dados do Sistema de Posicionamento Global, dos deslocamentos obtidos pelo sistema de navegação inercial e da estimativa do deslocamento efetuado através da análise dos mapas locais.

O módulo de localização e mapeamento é composto de câmeras de navegação, distribuídas uniformemente na parte frontal e traseira do veículo, conforme, podendo contar com conjunto de LIDAR (Detecção e Medição de Distância por Luz), RADAR (Detecção e Telemetria pelo Rádio) e/ou SONAR (Navegação e Determinação da Distância pelo Som). Tais sensores de telemetria, determinam os dados das distâncias obtidas através pela reflexão de ondas eletromagnéticas ou sonoras. Tal composição ou arranjo, executará o processamento de dados computacionais obtidos pelos sensores citados acima, realizando o cálculo de mapa local onde o veículo estará operando ou trafegando, possibilitando a identificação de qualquer objeto estático ou em movimento para atendimento dos critérios de segurança e manobrabilidade. Com isso, através da obtenção dos mapas locais, o módulo armazena e calcula a malha tridimensional da área de uso automaticamente.

Já o módulo de navegação é responsável pela definição da direção e deslocamento que o veículo deve efetuar para cumprir a tarefa e, portanto, leva em consideração o mapa global, o alcance da aplicação, o posicionamento atual do veículo e os mapas locais. Assim, a partir destes dados o módulo calcula o trajeto e a trajetória que o veículo deve seguir, calculando a direção e a velocidade que cada roda deve assumir, enviando estas informações para as unidades de controle de roda do veículo proposto.

Durante a execução da tarefa, o usuário poderá monitorar o percentual de realização da tarefa através de dados referentes ao fluxo de pesticida, quantidade de água no tanque, carga das baterias, tempo de autonomia, além de poder visualizar as imagens obtidas pelas câmeras do veículo. Para este fim, é utilizado um módulo de interface com o usuário, que retém as informações dos demais módulos de forma a contemplar todas as informações desejadas sem prejudicar a execução de outros módulos. Sendo assim, o módulo de interface será responsável por toda a interação que o sistema terá com o usuário, desde a configuração dos parâmetros de navegação e de pulverização e monitoramento, bem como a interpretação dos comandos para o módulo de navegação manual. Essa interação entre usuário e máquina poderá ser realizada através de interfaces de comunicação serial (porta serial, USB, ethernet) ou por antena, com utilização de sistema computacional remoto com interface sem fio ou por cabo. Além disso, em qualquer etapa da execução da tarefa o usuário poderá escolher entre utilizar a navegação autônoma ou a navegação controlada, na qual o operador navega remotamente à distância o veículo utilizando as câmeras de navegação para se guiar.

Conforme pode ser observado no diagrama de blocos apresentado na Figura 5, além de tais características funcionais, o veículo possui um módulo de gerenciamento responsável por supervisionar o funcionamento do sistema, verificando o funcionamento correto dos módulos, alertando o usuário em casos de falha ou funcionamento atípico de algum componente e executando plano de contingenciamento do veículo, se necessário, interrompendo a execução da tarefa. O módulo verifica as temperaturas de baterias e motores, o nível de carregamento de baterias, as taxas de pulverização, o correto funcionamento dos processadores e dos sensores externos, além de volumes de calda. Além disso, este módulo é responsável por controlar os sistemas auxiliares, tais como o sistema de iluminação, o sistema de localização sonoro composto por uma sirene e os sensores de temperatura distribuídos pelo veículo. O sistema auxiliar de iluminação é composto por: faróis de LED (Diodo Emissor de Luz) e farol de rodagem diurna (DRL) para iluminação de trajetória, e giroflex para facilitar a localização do veículo em grandes áreas bem como no caso de paradas de emergência.

A pulverização é gerenciada pelo módulo de controle de aplicação através dos parâmetros definidos pelo usuário e em conjunto com a coleta de dados dos sensores e câmeras do veículo. O controle do fluxo do defensivo pode ser realizado de forma individual (por bico) ou por grupo (por pingente ou por barra) de acordo com as análises de imagens coletadas pelas câmeras de aplicação. Para garantir o controle de fluxo da pulverização somente obre a cultura, o veículo dispõe de sensores de barreira para detecção do início e fim da linha de plantio a ser pulverizada, instalados junto ao sistema de barras (7), nos pingentes de fixação dos bicos de pulverização, evitando desta forma, possíveis desperdícios de fertilizantes durante o processo de realinhamento (sempre em paralelo) para aplicação, analisando além do tipo de terreno e fase da cultura de plantio, o controle de abertura e fechamento dos bicos.

Este mesmo módulo é também responsável pelo monitoramento de nível do tanque realizado por meio de sensores eletrônicos, além de monitorar a umidade do ar, a posição e a direção do veículo.

A barra é composta de fibra de carbono ou alumínio e contempla o conceito de pulverização vertical, com pingentes rígidos para fixação dos bicos de pulverização ao longo do eixo vertical da planta (perpendicular ao solo), reduzindo a contaminação do ambiente uma vez que o foco de cobertura se dá unicamente sobre a planta de cultivo. A barra (7) propicia cobertura de quinze linhas por ciclo de deslocamento ou passagem (segmento de linha AB ou BA). Além disso, tal barra (7) dispõe de um sistema eletrônico para identificação de pragas por meio de captura de imagens, que permite ao veículo controlar os fatores de velocidade e vazão com base no defensivo transportado, ou mesmo, sinalizar por rede sem fio o ponto de maior vulnerabilidade para um melhor controle de pragas. Assim em situações após o ciclo de pulverização, pode ser realizado um acompanhamento detalhado por parte do engenheiro agrônomo responsável pelo controle de pragas em determinadas áreas do cultivo. A abertura e fechamento das barras (7), é realizada através de atuadores lineares (6), com curso e capacidade pré-definidas, características estas utilizadas com base no tamanho e ângulo de abertura das barras, durante a fase de projeto, quando deve ser determinada a força necessária para cada atuador linear.

O veículo proposto na presente invenção possui uma autonomia de quatro a oito horas ininterruptas, dependendo da configuração de sua matriz de energia, devido principalmente a seu diminuto peso, aproximadamente duas toneladas, e aos bancos de baterias (9), de grande capacidade de armazenamento (Ah). Para o reabastecimento das baterias haverá o acionamento do motor gerador estacionário, o qual atuará de maneira temporária até que haja o completo reabastecimento do banco de baterias. Estes bancos de bateria (9) estão dispostos da seguinte forma: dois bancos para alimentação dos motores de força motriz e esterçamento, sendo um para os rodados dianteiros e o outro para os rodados traseiros, e um banco para alimentação do sistema de processamento (CPD, câmeras, sensores), bombas elétricas (sistema de pulverização), sistemas de arrefecimento de ar (baterias), turbina de ar (sistema pulverização), sistemas auxiliares de iluminação e sonoro. Além disso, por tratar-se de um veículo extremamente leve e pequeno, em relação a outros autos propelidos, o mesmo condiciona a menor compactação do solo e a uma redução de área livre (talões) ao final da área total de plantio.

A partir disso, levando em consideração todos os componentes da presente invenção, bem como o funcionamento de cada módulo que a compõe, é possível estabelecer as principais etapas que compreendem o processo de pulverização. Tais etapas consistem em: acionar o módulo de interface com o usuário; delinear aspectos funcionais do veículo via dispositivo móvel ou desktops; calcular a melhor trajetória do veículo; realizar o deslocamento do veículo de forma autônoma ou controlada; verificar o estado funcional do veículo; analisar tipo de terreno e fase da cultura de plantio; verificar abertura e fechamento dos bicos de pulverização; e identificar a ordem de abertura e fechamento dos bicos.

É importante salientar que as figuras e descrição realizadas não possuem o condão de limitar as formas de execução do conceito inventivo ora proposto, mas sim de ilustrar e tornar compreensíveis as inovações conceituais reveladas nesta invenção. Desse modo, as descrições e imagens devem ser interpretadas de forma ilustrativa e não limitativa, podendo existir outras formas equivalentes ou análogas de implementação do conceito inventivo ora revelado e que não fujam do espectro de proteção delineado na invenção proposta.

Tratou-se no presente relatório descritivo de um aperfeiçoamento em veículos terrestres auto propelidos autônomos para utilização no campo da agricultura e seu respectivo processo de funcionamento, dotado de novidade, atividade inventiva, suficiência descritiva, aplicação industrial e, consequentemente, revestido de todos os requisitos essenciais para a concessão do privilégio pleiteado.

Claims

VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA autopropelido de pulverização vertical dotado de suspensão independente (3) nas quatro rodas (1) e sistema de posicionamento global caracterizado por conter conjunto chassi modular (2) dotado de barras de pulverização (7) com sistema eletrônico, pelo menos 3 bancos de bateria (9), motores de passo angular (5), sensores de detecção, sensores de telemetria, câmeras, comunicação serial de interação usuário/máquina, sistemas auxiliares de iluminação e sonoro, módulo de posicionamento, módulo de mapeamento, módulo de navegação, módulo de interface com o usuário, módulo de gerenciamento e módulo de controle de aplicação.
VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicação 1, e ainda caracterizado pelos motores de passo angular (5) serem acoplados à estrutura mecânica do trem de rolamento.
VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicação 1, e ainda caracterizado pelo sistema auxiliar de iluminação ser constituído de faróis de iluminação de LED, faróis de iluminação DRL e sinalizador de localização do tipo giroflex.
VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicação 1, e ainda caracterizado por apresentar sistema auxiliar sonoro composto de sirene.
VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicação 1, e ainda caracterizado pelo sistema de suspensão independente (3) nas quatro rodas (1) transpor obstáculos e rampas na ordem de 40% ou 22,5º de inclinação ou declividade.
VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicação 1, e ainda caracterizado por compreender um banco de bateria (9) para a alimentação dos sistemas de processamento, sensores e sistema de arrefecimento; um banco de bateria (9) para a alimentação da bomba e das válvulas de controle; e um banco de bateria (9) para a alimentação dos motores de força motriz e esterçamento de rodas.
VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicação 1, e ainda caracterizado pelas barras de pulverização (7) compreenderem um sistema de abertura/fechamento por meio de atuadores lineares (6).
VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicações 1 e 9, e ainda caracterizado pelas barras de pulverização (7) cobrirem quinze linhas por ciclo de deslocamento.
VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicações 1, 9 e 10, e ainda caracterizado pelas barras de pulverização (7) serem confecionadas de material de fibra de carbono ou alumínio com pingentes rígidos de fixação dos bicos de pulverização ao longo do eixo vertical da planta.
VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicação 1, e ainda caracterizado por apresentar sistema eletrônico de identificação de pragas através de captura de imagens.
PROCESSO DE PULVERIZAÇÃO UTILIZANDO VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA caracterizado por compreender as seguintes etapas:
Acionar o módulo de interface com o usuário;
Delinear aspectos funcionais do veículo via dispositivo móvel ou desktops;
Calcular a melhor trajetória do veículo;
Realizar o deslocamento do veículo de forma autônoma ou controlada;
Verificar o estado funcional do veículo;
Analisar tipo de terreno e fase da cultura de plantio;
Identificar pragas através de captura de imagens;
Verificar abertura e fechamento dos bicos de pulverização; e
Identificar a ordem de abertura e fechamento dos bicos.
PROCESSO DE PULVERIZAÇÃO UTILIZANDO VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicação 11, e ainda caracterizado pelas etapas “a” e “b” serem realizadas através de sistema computacional remoto com interface sem fio ou por cabo.
PROCESSO DE PULVERIZAÇÃO UTILIZANDO VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicação 11, e ainda caracterizado pela etapa “c” e “d” serem realizadas através da captura de imagens de câmeras de navegação, e serem assistidas por sensores de telemetria, sistema de navegação inercial e sistema de posicionamento global.
PROCESSO DE PULVERIZAÇÃO UTILIZANDO VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicação 11, e ainda caracterizado pela etapa “d” ocorrer sobre uma área previamente especificada pelo usuário.
PROCESSO DE PULVERIZAÇÃO UTILIZANDO VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicação 11, e ainda caracterizado pela etapa “d” realizar o deslocamento e esterçamento através de motores de passo angular (5) e motores de roda.
PROCESSO DE PULVERIZAÇÃO UTILIZANDO VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicações 11 e 15, e ainda caracterizado pelo sistema de esterçamento realizar um giro de até 360° sobre o eixo vertical do veículo com deslocamento através de translações no eixo longitudinal ou transversal durante trajeto.
PROCESSO DE PULVERIZAÇÃO UTILIZANDO VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicações 11 e 15, e ainda caracterizado pelo sistema de esterçamento realizar a rotação das rodas em 180º, nas direções de +90°/-90° para ambos os lados.
PROCESSO DE PULVERIZAÇÃO UTILIZANDO VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicação 11, e ainda caracterizado pela etapa “e” verificar as temperaturas de baterias e motores, o nível de carregamento de baterias, as taxas de pulverização, o correto funcionamento dos processadores e dos sensores externos e os volumes de calda.
PROCESSO DE PULVERIZAÇÃO UTILIZANDO VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicação 11 e 18, e ainda caracterizado por alertar o usuário, interromper o processo de pulverização ou executar plano de contingenciamento do veículo caso sejam encontradas anomalias no funcionamento do veículo.
PROCESSO DE PULVERIZAÇÃO UTILIZANDO VEÍCULO TERRESTRE NÃO TRIPULADO PARA AGRICULTURA, de acordo com a reivindicação 11, e ainda caracterizado pelas etapas “f”, “g” e “i” obterem dados através de sensores instalados junto às barras de pulverização (7) e no chassi (2) do veículo.