WO2020126896A1 - Bekämpfung von pflanzen - Google Patents

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WO2020126896A1
WO2020126896A1 PCT/EP2019/085057 EP2019085057W WO2020126896A1 WO 2020126896 A1 WO2020126896 A1 WO 2020126896A1 EP 2019085057 W EP2019085057 W EP 2019085057W WO 2020126896 A1 WO2020126896 A1 WO 2020126896A1
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WO
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plant
contact
electrode
contact electrode
ground
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/085057
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Kilian
Original Assignee
Bayer Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to AU2019409106A priority patent/AU2019409106A1/en
Priority to CA3124162A priority patent/CA3124162A1/en
Priority to US17/309,765 priority patent/US20220053752A1/en
Publication of WO2020126896A1 publication Critical patent/WO2020126896A1/de

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M21/00—Apparatus for the destruction of unwanted vegetation, e.g. weeds
    • A01M21/04—Apparatus for destruction by steam, chemicals, burning, or electricity
    • A01M21/046—Apparatus for destruction by steam, chemicals, burning, or electricity by electricity
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D43/00—Mowers combined with apparatus performing additional operations while mowing
    • A01D43/06—Mowers combined with apparatus performing additional operations while mowing with means for collecting, gathering or loading mown material
    • A01D43/063—Mowers combined with apparatus performing additional operations while mowing with means for collecting, gathering or loading mown material in or into a container carried by the mower; Containers therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M21/00—Apparatus for the destruction of unwanted vegetation, e.g. weeds
    • A01M21/02—Apparatus for mechanical destruction

Definitions

  • the present invention is concerned with the control of plants by means of electrical energy and the subsequent mechanical removal of constituents of the plants.
  • the present invention relates to a method and a device for controlling unwanted plants using electrical and mechanical means.
  • ballast bed For example, the control of plants on track systems is absolutely necessary for safety reasons.
  • the ballast bed must be cleared of vegetation and / or kept free.
  • the ballast bed is usually flexible and helps to transfer both static and dynamic loads evenly to the substructure.
  • the countless cavities between the individual stones cushion the enormous weight of moving trains and the bumps like a buffer.
  • Plants can sprout in the joints of sidewalks, roadsides, gutters, parking areas, squares and the like.
  • the roots can damage the structures.
  • paving stones that are pushed up by roots pose a safety risk due to the risk of stumbling. Again, it is advisable to control the plants.
  • a number of measures are available for controlling plants, for example the application of a herbicide, mechanical removal or control using electrical energy.
  • the respective plant When controlling undesirable plants using electrical energy, the respective plant is brought into contact with a first electrode (also referred to in this description as a contact electrode).
  • a second electrode also referred to as a collecting electrode in this description
  • a voltage is applied between the electrodes.
  • an electrical current flows from the first electrode through at least part of the plant and the soil to the second electrode. The roots are also through the electrical current detected. This electric shock will weaken or kill the plant.
  • the destroyed plants When controlling plants with electrical energy, the destroyed plants usually remain in or on the ground, where they gradually rot or are removed by erosion. However, plants or plant remains remaining in or on the ground are often not only undesirable for aesthetic reasons.
  • the rotting parts of the plant can be a source of infestation with pests such as fungi. People can slip on the plants or plant remains on sidewalks or squares. Furthermore, the remaining organic material (for example as a germ bed) can promote the sprouting of other plants.
  • a first object of the invention is a device comprising a collecting electrode, the collecting electrode being designed in such a way that it can be brought into contact with the ground,
  • a contact electrode the contact electrode being designed such that it can be brought to a defined height above the floor, the contact electrode being attached to the device in a front region of the device,
  • a removal tool which is located behind the contact electrode
  • the device being designed so that it can be moved over the ground and the contact electrode comes into contact with plants growing in the ground during such movement, an electrical current being generated between the contact electrode and the collecting electrode in such a contact flows through components of the plants, and the components of the plants located above the ground are removed following the current flow through the removal tool.
  • Another object of the present invention is a method comprising the steps - providing a device
  • a collecting electrode the collecting electrode being designed such that it is in contact with a floor
  • a contact electrode the contact electrode being designed so that it is at a defined height above the ground
  • a disposal tool Moving the device across the ground in the direction of an undesirable plant, the contact electrode being in front of the removal tool in the direction of movement, and
  • Undesirable plants can be, for example, weeds / grasses in a field of crop plants, plants in ballast beds of track systems, plants on sidewalks or driveways or on the edge of roads, plants on non-cultivated land such as on industrial sites or the like.
  • control is understood to mean preventing the spread or reduction of the amount of unwanted plants present.
  • the first step is to combat it using electrical energy that is introduced into the plant.
  • the energy is introduced with the aid of at least two electrodes, between which there is an electrical voltage: with at least one contact electrode and at least one collector electrode.
  • the aim is to weaken or destroy the undesired plant by flowing an electrical current between the at least two electrodes, which flows through at least part of the plant and thereby detects the roots of the plant in order to prevent it from emerging again.
  • the contact electrode can be designed as a cantilever, mesh, grid, tape, brush, lance or the like. Several contact electrodes can also be present.
  • the collecting electrode can be designed as a cantilever, net, grid, tape, brush, wheel, plow, lance or the like. Several collecting electrodes can also be present.
  • the voltage between the at least two electrodes is generated via a voltage source.
  • the voltage source can be, for example, a generator or an accumulator. It is also conceivable that the device according to the invention has several voltage sources.
  • the voltage between the contact electrode and the collecting electrode can be a direct voltage or an alternating voltage. It is preferably an AC voltage. It can be a sinusoidal AC voltage, a sawtooth voltage, a square wave voltage or some other form.
  • the plant is brought into contact with the contact electrode.
  • the contact electrode is moved horizontally across a floor in which the unwanted plant is present (or multiple unwanted plants are present).
  • soil is understood to mean an area of the earth's surface in which plants grow.
  • the soil is preferably the soil, whereby track systems, streets, walkways, squares and other areas in which plants can occur should also fall under the term soil.
  • the contact electrode When controlling the plant, the contact electrode is usually at a defined height above the ground in which the plant grows.
  • the height above the ground is usually selected such that the contact electrode comes into contact with an upper part of the undesired plant when moving horizontally above the ground.
  • the upper part can be the upper half or the upper third or another fraction of the plant.
  • the contact electrode touches a middle part or a lower part of the plant.
  • the contact electrode touches the floor (in such a case the defined height above the floor is zero).
  • the height of the contact electrode is preferably adjustable.
  • a distance sensor is preferably present or there are several distance sensors with which the distance of the contact electrode from the floor can be determined.
  • distance of the contact electrode to the floor is preferably understood to mean the vertical distance of the contact electrode from the floor. It is preferably the shortest distance between the bottom and an outer end of the contact electrode that is closest to the bottom. If you drop a solder from the outer end of the contact electrode that is closest to the floor to the floor, the “distance of the contact electrode to the floor” preferably corresponds to the length of this solder.
  • a control unit is preferably provided, with which a defined distance between the contact electrode and the base can be set and / or kept automatically.
  • the defined distance can be a minimum distance from the ground; it can also be a maximum distance from the ground.
  • Distance sensors are commercially available in a variety of forms and are based on different measuring principles such as radar (W. Paul, H. Speckmann: Radar sensors - new Technologies for precise inventory management, agricultural engineering 59, 2/2004, pages 92 to 93.), laser light (https://www.researchgate.net/publication/265943938) or ultrasound (D.
  • radar W. Paul, H. Speckmann: Radar sensors - new Technologies for precise inventory management, agricultural engineering 59, 2/2004, pages 92 to 93.
  • laser light https://www.researchgate.net/publication/265943938
  • ultrasound D.
  • the defined distance can also depend on the height of the plants to be controlled.
  • At least one plant sensor is preferably present, with which the height of the plants to be controlled can be determined.
  • the aim may be to bring the contact electrode into contact with a plant in the region of the upper third or in the region of the upper half of the plant or in contact with another fraction of the plant when the device according to the invention is moved. It is conceivable, for example, that the device according to the invention has one or more cameras with which it is determined at which height the plants end (stature height).
  • the height of plants can also be determined with one or more distance sensors: if you measure the horizontal distance between a distance sensor and a plant and move the distance sensor horizontally, the horizontal distance increases suddenly when the top of the plant is reached (to to infinity if there is no other object behind the plant); the height of the distance sensor above the ground when the horizontal distance to the plant suddenly increases corresponds to the plant's height.
  • the collecting electrode is usually attached so that it touches the ground. It is therefore preferably designed as a sliding contact, a plow or a wheel that continuously touches the ground when the device is moved. However, it is also conceivable that the collecting electrode only touches the ground temporarily, for example when the contact electrode is in contact with an undesired plant.
  • the device according to the invention can have one or more contact sensors which detect whether the contact electrode is in contact with a plant. With such a contact, the collecting electrode can be brought into contact with the ground.
  • a contact sensor can be, for example, a microswitch, a strain gauge, or a piezoelectric sensor. It is also conceivable to use a photodiode on which less (daylight) light falls when it comes into contact with a plant.
  • a voltage is only applied between the contact electrode and the collecting electrode when the contact electrode comes into contact with a plant. It is also conceivable that there are a plurality of contact electrodes which are arranged, for example, next to one another (such an arrangement preferably extending perpendicular to the direction of movement and horizontally to the ground), only those contact electrodes which are in contact with a plant being live.
  • the collecting electrode is usually at a constant distance from the contact electrode; however, it is also conceivable that the distance to the contact electrode can be varied.
  • the term “distance between the collecting electrode and the contact electrode” is preferably understood to mean the horizontal distance. It is preferably the shortest Distance between the collecting electrode and the contact electrode, the distance between those areas of the collecting electrode and the contact electrode which are closest to one another being determined.
  • the distance between the collecting electrode and the contact electrode is a parameter that influences the depth of penetration of the electrical current into the ground. In simple terms, the greater the distance between the collecting electrode and the contact electrode, the greater the depth of penetration. The greater the depth of penetration, the deeper the roots of the plant are captured by the current flow. On the other hand, the electrical resistance between the contact electrode and the collecting electrode and thus the amount of energy to be applied increase with increasing distance. Empirical series of experiments can be used to determine optimal distances for various plants, plant sizes, soil types and soil moisture levels for effective plant control with minimal energy consumption.
  • the second step is to remove constituents of the controlled plant.
  • the first and second steps can also take place in parallel. Removal is usually limited to parts of plants above the ground. Usually it is the components of a plant above the ground that can cause a problem. The roots are destroyed by the control with electrical energy, so that the plant is not sprouted again. The roots can therefore remain in the soil and only the plant components above the soil are removed. Since it is not necessary to remove the entire plant including the roots, the mechanical removal in the second step is comparatively low compared to the complete removal.
  • the combination of electrical control and mechanical removal of the plant parts above the ground is a more effective, faster and cheaper method compared to the individual measures or the mechanical removal of the plant including the roots.
  • the parts of the plants above the ground are removed with a removal tool.
  • the plant parts above the ground can, for example, be cut off, torn off, kinked, or otherwise separated from the root system.
  • the removal tool can accordingly be designed as a cutting tool, sawing tool, abrasion tool, tear tool and / or the like.
  • Removal tool can be designed like a tool described in the prior art (see e.g. DE4135414A1, DE20309769U1, GB2461536A, US2015201607A, US5842331A, DE19840424A1, DE10055473A1).
  • a combination of different tools or the use of a plurality of removal tools is also conceivable.
  • the removal tool is designed as a rotating wire brush, as is described, for example, in US5842331A, WO2018 / 226768, DE102017110776A1, DE102012002894A1 or in US2015201607A.
  • the rotating brush can rotate about an axis that is horizontal, that is, parallel to the floor. It is also conceivable to use a rotating brush that rotates around an axis that runs vertically (perpendicular to the floor). It is also conceivable that a pair of vertical rotating brushes with opposite directions of rotation is present. It is conceivable that there are several brushes or pairs of brushes.
  • the removal tool is designed as a cutting tool.
  • the cutting tool can be designed in the form of one or more horizontally or vertically rotating blades (see, for example, CN108738675A, US2018338426A,
  • the cutting tool can also be designed as a horizontally extending blade or an arrangement of blades that extend forward in the direction of movement (see, for example, CN108907914A, CN108575271A, CN108012656A, US2018168101A, US2017049051A).
  • the removal tool can be arranged behind the contact electrode in the direction of movement of the device according to the invention, so that when the device is moved in the direction of an undesired plant, the undesired plant comes into contact with the contact electrode in a first step and the undesired plant with the removal tool in a second step comes into contact. Contact with the contact electrode leads to weakening or destruction of the plant, which also affects the root system.
  • the disposal tool separates plant components above the ground from plant components in the ground.
  • the removal tool also functions as a contact electrode, so that the control with electrical energy and the mechanical removal of plant components take place simultaneously in one step.
  • a rotating wire brush to be used both as a contact electrode and as a removal tool. An electrical voltage is applied between the rotating wire brush and one or more collecting electrodes. If the plant comes into contact with the rotating wire brush, a current flows through the brush ends through the plant. At the same time, the plant can be pinched between the brush ends or impaled by the brush ends and torn apart by the rotational movement or torn from the ground.
  • the removal tool functioning as a contact electrode can also be designed as a blade.
  • An electrical voltage is applied between the blade and one or more collecting electrodes.
  • an electric current flows through the blade through the plant.
  • the plant is cut with the blade.
  • the removal tool can function simultaneously as a collecting electrode.
  • the collecting electrode / removal tool can be designed as a rotating wire brush that is in contact with the ground.
  • the contact electrode can be located in front of the rotating wire brush in the direction of movement. There is an electrical voltage between the contact electrode and the rotating wire brush. If the device according to the invention approaches a plant, the plant first comes into contact with the contact electrode. An electrical current flows between the wire brush and the contact electrode, which detects components of the plant. If the device moves further in the direction of movement, the plant is gripped and torn by the rotating wire brush.
  • the removal tool is designed to be height-adjustable. There is preferably at least one distance sensor with which the distance of the removal tool from the floor can be determined.
  • distance of the removal tool to the floor is preferably understood to mean the vertical distance. It is preferably the shortest distance between the floor and an outer end of the removal tool that is closest to the floor. If you drop a solder from the outer end of the removal tool that is closest to the floor to the floor, the “distance of the removal tool to the floor” preferably corresponds to the length of this solder.
  • a control unit is preferably provided, with which a defined distance between the removal tool and the floor can be set and / or kept automatically.
  • the defined distance can be a minimum distance from the ground; it can also be a maximum distance from the ground.
  • a collection container for the separated plant components is located behind the removal tool in the direction of movement of the device according to the invention.
  • the plant components are automatically separated and automatically conveyed into the collecting container.
  • the device according to the invention can be designed as a vehicle or can be designed to be connectable to a vehicle.
  • a vehicle can be an agricultural machine (e.g. a tractor), a road vehicle (e.g. a Unimog), a rail vehicle or the like.
  • the device according to the invention can also be designed as a manned or unmanned aircraft (drone).
  • the device according to the invention can also be designed as a robot that moves autonomously on the ground in which undesired plants grow.
  • the device according to the invention can be designed such that it moves autonomously or controlled by a person over a field, on a vineyard, over a square, along a street, over a track system, along rails or the like and combats undesirable plants.
  • the device according to the invention can be equipped with means for detecting unwanted plants.
  • the digital images can be analyzed to determine whether there are any unwanted plants.
  • parameters of the device according to the invention can be adapted to the identified plants, for example: applying a voltage between at least one (defined) contact electrode and at least one (defined) collecting electrode, level of voltage, with alternating voltage frequency of alternating voltage and / or form of alternating voltage, distance of the contact electrode to the floor, distance of the removal tool to the floor, speed of movement of the device above the floor and the like.
  • These adjustments can be made by one or more control units of the device according to the invention.
  • the means for recognizing undesirable plants can be designed in such a way that they recognize plants or even recognize individual plant species. Such agents are described in the prior art (see, for example: WO2018141995A1, WO2018154490A1).
  • the device according to the invention is a portable device that can be attached to a vehicle or aircraft. It is also conceivable that the device consists of several components (elements) which are individually attached to a vehicle or aircraft in order to practice the invention. Individual elements can be: a voltage source or a plurality of voltage sources, a contact electrode or a plurality of contact electrodes (e.g. an arrangement of contact electrodes), a collecting electrode or a plurality of collecting electrodes (e.g. an arrangement of collecting electrodes), a removal tool or a plurality of removal tools (e.g. (e.g. an arrangement of
  • Disposal tools a collecting container or a plurality of collecting containers (e.g. an arrangement of collecting containers), a sensor or several sensors and a control unit or a plurality of control units.
  • a collecting container or a plurality of collecting containers e.g. an arrangement of collecting containers
  • a sensor or several sensors e.g. an arrangement of collecting containers
  • a control unit or a plurality of control units e.g. an arrangement of collecting containers
  • Further embodiments of the present invention are:
  • a collecting electrode the collecting electrode being designed such that it is in contact with a floor or can be brought into contact with the floor
  • a contact electrode the contact electrode being designed such that it is at a defined height above the floor or can be brought to a defined height above the floor,
  • a voltage source for applying a voltage between the contact electrode and the collecting electrode
  • the device is designed so that it can be moved across the floor in the direction of an undesirable plant, wherein
  • a device according to embodiment 1, wherein the contact electrode is attached to the device in a front region which is located when the device moves in one direction of movement, • The removal tool is attached to the device in a rear area, which is located behind the contact electrode when the device is moved in the direction of movement. 4. A device according to one of the embodiments 1 to 3, wherein the removal tool and / or the contact electrode are / is designed as a rotating wire brush.
  • a device designed as a blade or an arrangement of blades.
  • a device according to one of the embodiments 1 to 5, wherein the collecting electrode is designed as a sliding contact, plow or wheel.
  • a device according to one of the embodiments 1, 3, 4 or 5, the removal tool simultaneously functioning as a collecting electrode.
  • a device according to one of the embodiments 1 to 7, wherein the collecting electrode and / or the removal tool are / is designed as a rotating wire brush.
  • a device comprising one or more
  • a device comprising one or more plant sensors for determining the height of the plants and / or one or more contact sensors for determining a contact of the contact electrode with a plant.
  • a device comprising a control unit that is configured to set the distance between the contact electrode and the bottom, the distance between the removal tool and the bottom, and / or the distance between the collecting electrode and the contact electrode set a defined value and / or keep it at a defined value.
  • a device comprising a collecting container for holding separated plant components.
  • a collecting electrode the collecting electrode being designed such that it is in contact with a floor
  • a contact electrode the contact electrode being designed so that it is at a defined height above the ground
  • a voltage source with which a voltage is applied between the contact electrode and the collecting electrode and
  • a collecting electrode the collecting electrode being designed such that it is in contact with a floor
  • a contact electrode the contact electrode being designed such that it is at a defined height above the ground, and the contact electrode being attached to the device in a front region which is located when the device is moved in one direction of movement,
  • a voltage source with which a voltage is applied between the contact electrode and the collecting electrode and
  • a removal tool the removal tool being attached to the device in a rear region which is located behind the contact electrode when the device is moved in the direction of movement,
  • Contact electrode acts or the removal tool also acts as a collecting electrode.
  • FIG 1 shows schematically an embodiment of the device according to the invention.
  • the device is designed as a vehicle (10).
  • the vehicle (10) moves in the direction of movement (R) towards a plant (20) growing in the soil (30).
  • a contact electrode (11) is attached at a defined vertical distance A above the floor (30).
  • a collecting electrode (12) is in contact with the bottom (30).
  • a voltage source (13) can be used to apply an electrical voltage between the contact electrode (11) and the collecting electrode (12). If the vehicle (10) moves in the direction of movement (R) towards the plant (20), the contact electrode touches the plant (20).
  • FIG. 1 shows schematically a further embodiment of the device according to the invention.
  • the device is designed as a vehicle (10).
  • the vehicle (10) moves in the direction of movement (R) towards a plant (20) growing in the soil (30).
  • a contact electrode (11) is attached to the front of the vehicle (10) and has a defined vertical distance A from the floor.
  • a rotating wire brush is attached to the rear of the vehicle (10) and functions simultaneously as a collecting electrode (12) and as a removal tool (14). The rotating wire brush is in contact with the floor (30).
  • An electrical voltage is applied between the contact electrode (11) and the wire brush via a voltage source (13). If the vehicle (10) moves in the direction of movement (R) towards the plant (20), the plant (20) comes into contact with the contact electrode (11).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Bekämpfung von Pflanzen (20) mittels elektrischer Energie (13) und der mechanischen Entfernung (14) von Bestandteilen der Pflanzen. Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bekämpfung von unerwünschten Pflanzen mit elektrischen und mechanischen Mitteln.

Description

Bekämpfung von Pflanzen
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Bekämpfung von Pflanzen mittels elektrischer Energie und der anschließenden mechanischen Entfernung von Bestandteilen der Pflanzen. Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bekämpfung von unerwünschten Pflanzen mit elektrischen und mechanischen Mitteln.
Es gibt eine Vielzahl an Situationen, in denen Pflanzen oder Pflanzenbestandteile entfernt werden müssen.
Beispielsweise ist die Bekämpfung von Pflanzen auf Gleisanlagen aus Sicherheitsgründen unbedingt erforderlich. Insbesondere das Schotterbett muss von Pflanzenbewuchs befreit und/oder freigehalten werden. Das Schotterbett ist üblicherweise flexibel und hilft sowohl statische als auch dynamische Belastungen gleichmäßig auf den Unterbau zu übertragen. Die unzähligen Hohlräume zwischen den einzelnen Steinen federn das enorme Gewicht von fahrenden Zügen und die Stöße wie ein Puffer ab.
Beim Anbau von Kulturpflanzen in einem Feld treten üblicherweise unerwünschte Begleitpflanzen in Erscheinung, die mit den Kulturpflanzen um Ressourcen konkurrieren, die Durchführung landwirtschaftlicher Maßnahmen behindern oder erschweren, die Qualität der Ernte beeinträchtigen oder in sonstiger Weise den Anbau der Kulturpflanzen in negativer Weise beeinträchtigen. Zur Steigerung der Qualität und Quantität von Emteerträgen sollten diese Begleitpflanzen daher frühzeitig bekämpft werden.
Bei Gehwegen, Straßenrändern, Gossen, Parkflächen, Plätzen und dergleichen können Pflanzen in den Fugen austreiben. Die Wurzeln können zu einem Schaden an den Bauwerken führen. Zudem stellen Pflastersteine, die durch Wurzeln nach oben gedrückt werden, aufgrund der Stolpergefahr ein Sicherheitsrisiko dar. Auch hier ist eine Bekämpfung der Pflanzen angebracht.
Für die Bekämpfung von Pflanzen stehen eine Reihe von Maßnahmen zur Verfügung, wie beispielsweise die Applikation eines Herbizids, das mechanische Entfernen oder die Bekämpfung mit elektrischer Energie.
Es kann Bereiche geben, in denen eine Applikation von Herbiziden nicht gewünscht ist, oder - zum Beispiel aufgrund von Resistenzen - nicht zum erwünschten Erfolg führt.
Das mechanische Entfernen ist vergleichsweise mühsam und/oder kostenaufwändig, da üblicherweise die Pflanze samt Wurzelwerk entfernt werden muss, um ein erneutes Austreiben zu verhindern.
Bei der Bekämpfung von unerwünschten Pflanzen mittels elektrischer Energie wird die jeweilige Pflanze in Kontakt mit einer ersten Elektrode gebracht (in dieser Beschreibung auch als Kontaktelektrode bezeichnet). Eine zweite Elektrode (in dieser Beschreibung auch als Sammelelektrode bezeichnet) steht üblicherweise in Kontakt mit dem Boden, in dem die Pflanze wächst. Zwischen den Elektroden ist eine Spannung angelegt. Kommt die Pflanze in Kontakt mit der ersten Elektrode, fließt ein elektrischer Strom von der ersten Elektrode durch zumindest einen Teil der Pflanze und dem Boden zur zweiten Elektrode. Dabei werden auch die Wurzeln durch den elektrischen Strom erfasst. Dieser Stromschlag führt zu einer Schwächung oder Abtötung der Pflanze.
Bei der Bekämpfung von Pflanzen mit elektrischer Energie verbleiben die zerstörten Pflanzen üblicherweise im oder auf dem Boden, wo sie allmählich verrotten oder durch Erosion abgetragen werden. Im oder auf dem Boden verbleibende Pflanzen oder Pflanzenreste sind jedoch oftmals nicht nur aus ästhetischen Gründen unerwünscht. In einem Feld, in dem Kulturpflanzen angebaut werden, können die verrottenden Pflanzenteile eine Quelle für einen Befall mit Schädlingen wie beispielsweise Pilzen darstellen. Auf Gehwegen oder Plätzen können Personen auf den Pflanzen oder Pflanzenresten ausrutschen. Ferner kann das verbleibende organische Material (zum Beispiel als Keimbett) das Austreiben weiterer Pflanzen fördern.
Es besteht daher der Bedarf nach einer Lösung zur Bekämpfüng und Beseitigung von unerwünschten Pflanzen, die zum einen ein Wiederaustreiben der Pflanzen verhindert und zum anderen Reste von abgestorbenen Pflanzen beseitigt.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der vorliegenden Beschreibung.
Ein erster Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung umfassend · eine Sammelelektrode, wobei die Sammelelektrode so ausgeführt ist, dass sie in Kontakt mit dem Boden gebracht werden kann,
• eine Kontaktelektrode, wobei die Kontaktelektrode so ausgeführt ist, dass sie in eine definierte Höhe über dem Boden gebracht werden kann, wobei die Kontaktelektrode an der Vorrichtung in einem vorderen Bereich der Vorrichtung angebracht ist,
· eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung zwischen der Kontaktelektrode und der
Sammelelektrode und
• ein Beseitigungswerkzeug, das sich hinter der Kontaktelektrode befindet,
wobei die Vorrichtung so ausgeführt ist, dass sie über den Boden bewegt werden kann, und die Kontaktelektrode bei einer solchen Bewegung mit Pflanzen, die in dem Boden wachsen, in Kontakt gerät, wobei bei einem solchen Kontakt ein elektrischer Strom zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode durch Bestandteile der Pflanzen fließt, und die oberhalb des Bodens befindlichen Bestandteile der Pflanzen im Anschluss an den Stromfluss durch das Beseitigungswerkzeug beseitigt werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren umfassend die Schritte - Bereitstellen einer Vorrichtung umfassend
• eine Sammelelektrode, wobei die Sammelelektrode so ausgeführt ist, dass sie in Kontakt mit einem Boden steht,
• eine Kontaktelektrode, wobei die Kontaktelektrode so ausgeführt ist, dass sie sich in einer definierten Höhe über dem Boden befindet,
· eine Spannungsquelle, mit der eine Spannung zwischen der Kontaktelektrode und der
Sammelelektrode angelegt wird, und
• ein Beseitigungswerkzeug, - Bewegen der Vorrichtung über den Boden in Richtung einer unerwünschten Pflanze, wobei sich die Kontaktelektrode in Bewegungsrichtung vor dem Beseitigungswerkzeug befindet, und dabei:
• Inkontaktbringen der unerwünschten Pflanze in dem Boden mit der Kontaktelektrode, wobei ein elektrischer Strom zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode durch die Pflanze fließt,
• im Anschluss an den Stromfluss: Beseitigen von Bestandteilen der Pflanze, die sich oberhalb des Bodens befinden, mit dem Beseitigungswerkzeug.
Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert, ohne zwischen den Erfmdungsgegenständen (Vorrichtung, Verfahren) zu unterscheiden. Die nachfolgenden Erläuterungen sollen vielmehr für alle Erfmdungsgegenstände in analoger Weise gelten, unabhängig davon, in welchem Kontext (Vorrichtung, Verfahren) sie erfolgen.
Wenn in der vorliegenden Beschreibung oder in den Patentansprüchen Schritte in einer Reihenfolge genannt sind, bedeutet dies nicht zwingend, dass die Erfindung auf die genannte Reihenfolge beschränkt ist. Vielmehr ist denkbar, dass die Schritte auch in einer anderen Reihenfolge oder auch parallel zueinander ausgeführt werden können; es sei denn, ein Schritt baut auf einem anderen Schritt auf, was zwingend erforderlich macht, dass der aufbauende Schritt nachfolgend ausgeführt wird (was im Einzelfall aber deutlich wird). Die genannten Reihenfolgen stellen damit bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.
Die vorliegende Erfindung dient zur Bekämpfung von unerwünschten Pflanzen. Bei unerwünschten Pflanzen kann es sich beispielsweise um Unkräuter/Ungräser in einem Feld von Kulturpflanzen, um Pflanzen in Schotterbetten von Gleisanlagen, um Pflanzen auf Geh- oder Fahrwegen oder an Straßenrändern, um Pflanzen auf Nichtkulturland wie beispielsweise auf Industriegeländen oder dergleichen handeln.
Unter dem Begriff„Bekämpfung“ wird eine Verhinderung der Ausbreitung oder Reduzierung der Menge an vorhandenen unerwünschten Pflanzen verstanden.
Die Bekämpfung erfolgt in einem ersten Schritt mittels elektrischer Energie, die in die Pflanze eingebracht wird. Das Einbringen der Energie erfolgt mit Hilfe von mindestens zwei Elektroden, zwischen denen eine elektrische Spannung herrscht: mit mindestens einer Kontaktelektrode und mindestens einer Sammelelektrode. Ziel ist es, die unerwünschte Pflanze dadurch zu schwächen oder zu zerstören, dass ein elektrischer Strom zwischen den mindestens zwei Elektroden fließt, der zumindest durch einen Teil der Pflanze fließt und dabei Wurzeln der Pflanze erfasst, um ein Wiederaustreiben zu verhindern.
Die Kontaktelektrode kann als Ausleger, Netz, Gitter, Band, Bürste, Lanze oder dergleichen ausgeführt sein. Es können auch mehrere Kontaktelektroden vorhanden sein.
Die Sammelelektrode kann als Ausleger, Netz, Gitter, Band, Bürste, Rad, Pflug, Lanze oder dergleichen ausgeführt sein. Es können auch mehrere Sammelelektroden vorhanden sein.
Die Spannung zwischen den mindestens zwei Elektroden wird über eine Spannungsquelle erzeugt. Die Spannungsquelle kann z.B. ein Generator oder ein Akkumulator sein. Es ist auch denkbar, dass die erfmdungsgemäße Vorrichtung über mehrere Spannungsquellen verfügt. Die Spannung zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode kann eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung sein. Vorzugsweise ist es eine Wechselspannung. Es kann sich um eine sinusförmige Wechselspannung, um eine Sägezahnspannung, um eine Rechteckspannung oder eine andere Form handeln. Details zu Ausgestaltung der Elektroden und der Spannungsquelle können dem Stand der Technik entnommen werden (siehe z.B. US2484443A, US2591597A, US2682729A, US4047326A, US4428150A, WO2016016627A1, WO201662667A1, W02018050137A1, W02018050138A1, W02018050142A1, W02018050143A2).
Zur Bekämpfung einer Pflanze mit elektrischer Energie wird die Pflanze in Kontakt mit der Kontaktelektrode gebracht. Üblicherweise wird die Kontaktelektrode horizontal über einen Boden bewegt, in dem die unerwünschte Pflanze vorhanden ist (oder mehrere unerwünschte Pflanzen vorhanden sind).
Unter dem Begriff „Boden“ wird ein Bereich der Erdoberfläche verstanden, in dem Pflanzen wachsen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Boden um den Erdboden, wobei auch Gleisanlagen, Straßen, Gehwege, Plätze und andere Bereiche, in denen Pflanzen auftreten können, unter den Begriff Boden fallen sollen.
Die Kontaktelektrode befindet sich bei der Bekämpfung der Pflanze üblicherweise in einer definierten Höhe über dem Boden, in dem die Pflanze wächst. Die Höhe über dem Boden ist üblicherweise so gewählt, dass die Kontaktelektrode bei einer horizontalen Bewegung über dem Boden in Kontakt mit einem oberen Teil der unerwünschten Pflanze gerät. Bei dem oberen Teil kann es sich um die obere Hälfte oder um das obere Drittel oder einen anderen Bruchteil der Pflanze handeln. Es ist auch denkbar, dass die Kontaktelektrode einen mittleren Teil oder einen unteren Teil der Pflanze berührt. Es ist auch denkbar, dass die Kontaktelektrode den Boden berührt (in einem solchen Fall ist die definierte Höhe über dem Boden gleich Null).
Vorzugsweise ist die Kontaktelektrode höhenverstellbar ausgeführt. Vorzugsweise ist ein Abstandsensor vorhanden oder es sind mehrere Abstandssensoren vorhanden, mit dem/denen der Abstand der Kontaktelektrode zum Boden ermittelt werden kann.
Unter dem Begriff„Abstand der Kontaktelektrode zum Boden“ wird vorzugsweise der vertikale Abstand der Kontaktelektrode vom Boden verstanden. Vorzugsweise handelt es sich um den kürzesten Abstand zwischen dem Boden und einem äußeren Ende der Kontaktelektrode, das dem Boden am nächsten liegt. Fällt man ein Lot vom äußeren Ende der Kontaktelektrode, das dem Boden am nächsten liegt, zum Boden, entspricht der„Abstand der Kontaktelektrode zum Boden“ vorzugsweise der Länge dieses Lots.
Vorzugsweise ist eine Steuereinheit vorhanden, mit der ein definierter Abstand zwischen der Kontaktelektrode und dem Boden automatisiert eingestellt und/oder automatisiert gehalten werden kann. Der definierte Abstand kann ein Mindestabstand vom Boden sein; es kann auch ein Maximalabstand vom Boden sein.
Abstandssensoren sind in vielfältiger Form kommerziell verfügbar und beruhen auf unterschiedlichen Messprinzipien wie Radar (W. Paul, H. Speckmann: Radarsensoren - Neue Technologien zur präzisen Bestandsführung, Landtechnik 59, 2/2004, Seiten 92 bis 93.), Laserlicht (https://www.researchgate.net/publication/265943938) oder Ultraschall (D. Nieberg et al.: Multireflex-Ultraschall-Sensorsystem zur Feld-Phänotypisierung von Getreide, https://www.hs- osnabrueck.de/fileadmin/HSOS/Homepages/COALA/Veroeffentlichungen/2014-VDI-Tagung- Multireflex-Ultraschall-Sensorsystem_zur_Feld-Phaenotypisierung_von_Getreide_.pdf).
Der definierte Abstand kann sich ferner nach der Wuchshöhe der zu bekämpfenden Pflanzen richten. Vorzugsweise ist mindestens ein Pflanzensensor vorhanden, mit dem die Wuchshöhe der zu bekämpfenden Pflanzen ermittelt werden kann. Ziel kann es sein, die Kontaktelektrode bei einer Bewegung der erfmdungsgemäßen Vorrichtung in Kontakt mit einer Pflanze im Bereich des oberen Drittels oder im Bereich der oberen Hälfte der Pflanze oder in Kontakt mit einem anderen Bruchteil der Pflanze zu bringen. Es ist beispielsweise denkbar, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine oder mehrere Kameras verfügt, mit der/denen ermittelt wird, auf welcher Höhe die Pflanzen enden (Wuchshöhe). Auch mit einem oder mehreren Abstandssensoren lässt sich eine Wuchshöhe von Pflanzen ermitteln: misst man den horizontalen Abstand zwischen einem Abstandssensor und einer Pflanze und bewegt den Abstandsensor dabei horizontal in die Höhe, steigt der horizontale Abstand bei Erreichen des oberen Endes der Pflanze sprunghaft an (bis ins Unendliche, falls sich hinter der Pflanze kein anderer Gegenstand befindet); die Höhe des Abstandssensors über dem Boden beim sprunghaften Anstieg des horizontalen Abstands zu Pflanze entspricht der Wuchshöhe der Pflanze.
Die Sammelelektrode ist üblicherweise so angebracht, dass sie den Boden berührt. Sie ist daher vorzugsweise als ein Schleifkontakt, ein Pflug oder ein Rad ausgeführt, der/das bei einer Bewegung der Vorrichtung fortwährend den Boden berührt. Es ist aber auch denkbar, dass die Sammelelektrode den Boden nur temporär berührt, beispielsweise dann, wenn die Kontaktelektrode in Kontakt mit einer unerwünschten Pflanze steht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann über einen oder mehrere Kontaktsensoren verfügen, die erfassen, ob die Kontaktelektrode in Kontakt mit einer Pflanze steht. Bei einem solchen Kontakt kann die Sammelelektrode mit dem Boden in Kontakt gebracht werden. Ein solcher Kontaktsensor kann beispielsweise ein Mikroschalter, ein Dehnungsmessstreifen, oder ein piezoelektrischer Sensor sein. Denkbar ist auch der Einsatz einer Photodiode, auf die bei einem Kontakt mit einer Pflanze weniger (Tages-)Licht fällt.
Denkbar ist auch, dass nur dann eine Spannung zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode angelegt wird, wenn die Kontaktelektrode in den Kontakt mit einer Pflanze gerät. Denkbar ist ferner, dass mehrere Kontaktelektroden vorhanden sind, die beispielsweise nebeneinander angeordnet sind (wobei sich eine solche Anordnung vorzugsweise senkrecht zur Bewegungsrichtung und horizontal zum Boden erstreckt), wobei nur diejenigen Kontaktelektroden unter Spannung stehen, die Kontakt zu einer Pflanze haben.
Die Sammelelektrode befindet sich üblicherweise in einem konstanten Abstand zur Kontaktelektrode; es ist aber auch denkbar, dass der Abstand zur Kontaktelektrode variiert werden kann.
Unter dem Begriff „Abstand zwischen der Sammelelektrode und der Kontaktelektrode“ wird vorzugsweise der horizontale Abstand verstanden. Vorzugsweise handelt es sich um den kürzesten Abstand zwischen Sammelelektrode und Kontaktelektrode, wobei der Abstand zwischen denjenigen Bereichen der Sammelelektrode und der Kontaktelektrode ermittelt wird, die einander am nächsten stehen. Der Abstand zwischen Sammelelektrode und Kontaktelektrode ist ein Parameter, der Einfluss auf die Eindringtiefe des elektrischen Stroms in den Boden ausübt. Vereinfacht ausgedrückt ist die Eindringtiefe umso größer, je größer der Abstand zwischen der Sammelelektrode und der Kontaktelektrode ist. Je größer die Eindringtiefe ist, desto tiefer liegende Wurzeln der Pflanze werden durch den Stromfluss erfasst. Auf der anderen Seite steigen der elektrische Widerstand zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode und damit die aufzubringende Energiemenge mit zunehmendem Abstand an. Durch empirische Versuchsreihen können für verschiedene Pflanzenarten, Pflanzengrößen, Bodenarten und Bodenfeuchtigkeiten optimale Abstände für eine wirkungsvolle Bekämpfung der Pflanzen bei einem minimalen Energieeinsatz ermittelt werden.
Nach dem ersten Schritt der Bekämpfung einer unerwünschten Pflanze mit elektrischer Energie erfolgt in einem zweiten Schritt die Beseitigung von Bestandteilen der bekämpften Pflanze. Der erste und der zweite Schritt können auch parallel ablaufen. Die Beseitigung ist üblicherweise auf Pflanzenteile oberhalb des Bodens beschränkt. Üblicherweise sind es die Bestandteile einer Pflanze oberhalb des Bodens, die ein Problem verursachen können. Die Wurzeln werden durch die Bekämpfung mit elektrischer Energie zerstört, so dass ein Wiederaustreiben der Pflanze verhindert wird. Die Wurzeln können daher im Boden verbleiben und es werden nur die Pflanzenbestandteile oberhalb des Bodens beseitigt. Da nicht die komplette Pflanze samt Wurzelwerk entfernt werden muss, ist der Aufwand der mechanischen Beseitigung im zweiten Schritt gegenüber der kompletten Entfernung vergleichsweise gering. Die Kombination zwischen elektrischer Bekämpfung und mechanischer Beseitigung der Pflanzenteile oberhalb des Bodens ist also im Vergleich zu den Einzelmaßnahmen oder zu der mechanischen Entfernung der Pflanze samt Wurzelwerk eine effektivere, schnellere und kostengünstigere Methode.
Die Beseitigung der Pflanzenteile oberhalb des Bodens erfolgt mit einem Beseitigungswerkzeug. Die Pflanzenteile oberhalb des Bodens können zum Beispiel abgeschnitten, abgerissen, abgeknickt oder auf eine sonstige Art und Weise vom Wurzelwerk abgetrennt werden. Das Beseitigungswerkzeug kann demensprechend als Schneidwerkzeug, Sägewerkzeug, Abrasionswerkzeug, Reißwerkzeug und/oder dergleichen ausgeführt sein. Das
Beseitigungswerkzeug kann wie ein im Stand der Technik beschriebenes Werkzeug ausgeführt sein (siehe z.B. DE4135414A1, DE20309769U1, GB2461536A, US2015201607A, US5842331A, DE19840424A1, DE10055473A1). Auch eine Kombination verschiedener Werkzeuge oder die Verwendung einer Mehrzahl an Beseitigungswerkzeugen ist denkbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Beseitigungswerkzeug als rotierende Drahtbürste ausgeführt, wie sie beispielhaft in US5842331A, WO2018/226768, DE102017110776A1, DE102012002894A1 oder in US2015201607A beschrieben ist. Die rotierende Bürste kann eine Rotationsbewegung um eine Achse vollziehen, die horizontal, das heißt parallel zum Boden verläuft. Denkbar ist auch eine rotierende Bürste, die eine Rotationsbewegung um eine Achse vollzieht, die vertikal (senkrecht zum Boden) verläuft. Denkbar ist auch, dass ein Paar von vertikal rotierenden Bürsten mit gegenläufigen Drehrichtungen vorhanden ist. Es ist denkbar, dass mehrere Bürsten oder Paare von Bürsten vorhanden sind.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Beseitigungswerkzeug als Schneidwerkzeug ausgeführt. Das Schneidwerkzeug kann in Form einer oder mehrerer horizontal oder vertikal rotierender Klingen ausgeführt sein (siehe z.B. CN108738675A, US2018338426A,
US2018184587A). Das Schneidwerkzeug kann auch als horizontal verlaufende Klinge oder Anordnung von Klingen ausgeführt sein, die sich in Bewegungsrichtung nach vome erstrecken (siehe z.B. CN108907914A, CN108575271A, CN108012656A, US2018168101A, US2017049051A).
Das Beseitigungswerkzeug kann in Bewegungsrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung hinter der Kontaktelektrode angeordnet sein, so dass bei einer Bewegung der Vorrichtung in Richtung einer unerwünschten Pflanze die unerwünschte Pflanze in einem ersten Schritt mit der Kontaktelektrode in Kontakt gerät und die unerwünschte Pflanze in einem zweiten Schritt mit dem Beseitigungswerkzeug in Kontakt gerät. Die Berührung mit der Kontaktelektrode führt zu einer Schwächung oder Zerstörung der Pflanze, von der auch das Wurzelwerk betroffen ist. Das Beseitigungswerkzeug trennt Pflanzenbestandteile oberhalb des Bodens von Pflanzenbestandteilen im Boden ab.
Es ist denkbar, dass das Beseitigungswerkzeug gleichzeitig als Kontaktelektrode fungiert, so dass die Bekämpfung mit elektrischer Energie und die mechanische Beseitigung von Pflanzenbestandteilen simultan in einem Schritt erfolgen. Es ist beispielsweise denkbar, dass eine rotierende Drahtbürste sowohl als Kontaktelektrode als auch als Beseitigungswerkzeug eingesetzt wird. Zwischen der rotierenden Drahtbürste und einer oder mehreren Sammelelektroden ist eine elektrische Spannung angelegt. Gerät die Pflanze in Kontakt mit der rotierenden Drahtbürste, fließt ein Strom über die Bürstenenden durch die Pflanze. Gleichzeitig kann die Pflanze zwischen den Bürstenenden eingeklemmt oder von den Bürstenenden aufgespießt und durch die Rotationsbewegung zerrissen oder aus dem Boden gerissen werden.
Das als Kontaktelektrode fungierende Beseitigungswerkzeug kann auch als Klinge ausgeführt sein. Zwischen der Klinge und einer oder mehreren Sammelelektroden ist eine elektrische Spannung angelegt. Bei Kontakt der Klinge mit einer Pflanze fließt ein elektrischer Strom über die Klinge durch die Pflanze. Gleichzeitig wird die Pflanze mit der Klinge durchtrennt.
Weitere Möglichkeiten der Kombination von Beseitigungswerkzeug und Kontaktelektrode sind denkbar.
Ferner ist es möglich, dass das Beseitigungswerkzeug gleichzeitig als Sammelelektrode fungiert. Zum Beispiel kann die Sammelelektrode / das Beseitigungswerkzeug als rotierende Drahtbürste ausgeführt sein, die in Kontakt mit dem Boden steht. Die Kontaktelektrode kann sich in Bewegungsrichtung vor der rotierenden Drahtbürste befindet. Zwischen der Kontaktelektrode und der rotierenden Drahtbürste herrscht eine elektrische Spannung. Nähert sich die erfindungsgemäße Vorrichtung einer Pflanze, gerät die Pflanze zunächst in Kontakt mit der Kontaktelektrode. Es fließt ein elektrischer Strom zwischen der Drahtbürste und der Kontaktelektrode, der Bestandteile der Pflanze erfasst. Bewegt sich die Vorrichtung weiter in die Bewegungsrichtung, wird die Pflanze von der rotierenden Drahtbürste erfasst und zerrissen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Beseitigungswerkzeug höhenverstellbar ausgeführt. Vorzugsweise ist mindestens ein Abstandssensor vorhanden, mit dem der Abstand des Beseitigungswerkzeugs zum Boden ermittelt werden kann.
Unter dem Begriff „Abstand des Beseitigungswerkzeugs zum Boden“ wird vorzugsweise der vertikale Abstand verstanden. Vorzugsweise handelt es sich um den kürzesten Abstand zwischen dem Boden und einem äußeren Ende des Beseitigungswerkzeugs, das dem Boden am nächsten hegt. Fällt man ein Lot vom äußeren Ende des Beseitigungswerkzeugs, das dem Boden am nächsten liegt, zum Boden, entspricht der„Abstand des Beseitigungswerkzeugs zum Boden“ vorzugsweise der Länge dieses Lots.
Vorzugsweise ist eine Steuereinheit vorhanden, mit der ein definierter Abstand zwischen dem Beseitigungswerkzeug und dem Boden automatisiert eingestellt und/oder automatisiert gehalten werden kann. Der definierte Abstand kann ein Mindestabstand vom Boden sein; es kann auch ein Maximalabstand vom Boden sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich in Bewegungsrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung hinter dem Beseitigungswerkzeug ein Auffangbehälter für die abgetrennten Pflanzenbestandteile. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Pflanzenbestandteile automatisiert abgetrennt und automatisiert in den Auffangbehälter befördert.
Denkbar ist, dass die Pflanzenbestandteile in einem ersten Schritt abgetrennt werden und dabei auf den Boden fallen; in einem zweiten Schritt können sie von einem Kehrwerkzeug aufgenommen und in einen Auffangbehälter befördert werden. Denkbar ist aber auch, dass die Pflanzenbestandteile durch ein Beseitigungswerkzeug abgetrennt und unmittelbar durch das Beseitigungswerkzeug oder ein weiteres Werkzeug wie beispielsweise ein Gebläse oder eine Saugeinrichtung in einen Auffangbehälter befördert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann als ein Fahrzeug ausgeführt sein oder kann mit einem Fahrzeug verbindbar ausgeführt sein. Ein solches Fahrzeug kann eine Landmaschine (z.B. ein Traktor), ein Straßenfahrzeug (z.B. ein Unimog), ein Schienenfahrzeug oder dergleichen sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner als ein bemanntes oder unbemanntes Flugzeug (Drohne) ausgeführt sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner als ein Roboter, der sich autonom auf dem Boden bewegt, in dem unerwünschte Pflanzen wachsen, ausgeführt sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgeführt sein, dass sie sich autonom oder durch einen Menschen gesteuert über ein Feld, auf einem Weinberg, über einen Platz, entlang einer Straße, über eine Gleisanlage, entlang von Schienen oder dergleichen bewegt und unerwünschte Pflanzen bekämpft.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit Mitteln zur Erkennung von unerwünschten Pflanzen ausgestattet sein. Zum Beispiel können eine oder mehrere Kameras vorhanden sein, die digitale Bildaufnahmen von der Umgebung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugen. Die digitalen Bildaufnahmen können analysiert werden, ob unerwünschte Pflanzen vorhanden sind. Für den Fall, dass unerwünschte Pflanzen vorhanden sind, können Parameter der erfindungsgemäßen Vorrichtung an die identifizierten Pflanzen angepasst werden, wie beispielsweise: Anlegen einer Spannung zwischen mindestens einer (definierten) Kontaktelektrode und mindestens einer (definierten) Sammelelektrode, Höhe der Spannung, bei Wechselspannung Frequenz der Wechselspannung und/oder Form der Wechselspannung, Abstand der Kontaktelektrode zum Boden, Abstand des Beseitigungswerkzeugs zum Boden, Bewegungsgeschwindigkeit der Vorrichtung über dem Boden und dergleichen. Diese Anpassungen können durch eine oder mehrere Steuereinheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen. Die Mittel zur Erkennung von unerwünschten Pflanzen können so ausgestaltet sein, dass sie Pflanzen erkennen oder sogar einzelne Pflanzenspezies erkennen. Derartige Mittel sind im Stand der Technik beschrieben (siehe z.B.: WO2018141995A1, WO2018154490A1).
Denkbar ist, dass die erfmdungsgemäße Vorrichtung ein transportables Gerät ist, das an einem Fahr- oder Flugzeug angebracht werden kann. Es ist ferner denkbar, dass die Vorrichtung aus mehreren Bestandteilen (Elementen) besteht, die einzeln an ein Fahr- oder Flugzeug angebracht werden, um die Erfindung auszuüben. Einzelne Elemente können sein: eine Spannungsquelle oder mehrere Spannungsquellen, eine Kontaktelektrode oder eine Mehrzahl an Kontaktelektroden (z.B. eine Anordnung von Kontaktelektroden), eine Sammelelektrode oder eine Mehrzahl an Sammelelektroden (z.B. eine Anordnung von Sammelelektroden), ein Beseitigungswerkzeug oder eine Mehrzahl an Beseitigungswerkzeugen (z.B. (z.B. eine Anordnung von
Beseitigungswerkzeugen), ein Auffangbehälter oder eine Mehrzahl an Auffangbehältem (z.B. eine Anordnung von Auffangbehältem), ein Sensor oder mehrere Sensoren und eine Steuereinheit oder eine Mehrzahl an Steuereinheiten. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind:
1. eine Vorrichtung umfassend
• eine Sammelelektrode, wobei die Sammelelektrode so ausgeführt ist, dass sie in Kontakt mit einem Boden steht oder in Kontakt mit dem Boden gebracht werden kann,
• eine Kontaktelektrode, wobei die Kontaktelektrode so ausgeführt ist, dass sie sich in einer definierten Höhe über dem Boden befindet oder in eine definierte Höhe über dem Boden gebracht werden kann,
• eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode, und
• ein Beseitigungswerkzeug,
• wobei die Vorrichtung so ausgeführt ist, dass sie über den Boden in Richtung einer unerwünschten Pflanze bewegt werden kann, wobei
o die Pflanze bei der Bewegung in Kontakt mit der Kontaktelektrode gerät, o durch einen elektrischen Strom zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode geschwächt oder zerstört wird, und
o oberhalb des Bodens befindliche Bestandteile der geschwächten oder zerstörten Pflanze durch das Beseitigungswerkzeug beseitigt werden;
2. eine Vorrichtung gemäß Ausführungsform 1, wobei das Beseitigungswerkzeug gleichzeitig als Kontaktelektrode fungiert.
3. eine Vorrichtung gemäß Ausführungsform 1, wobei · die Kontaktelektrode an der Vorrichtung in einem vorderen Bereich angebracht ist, der sich bei einer Bewegung der Vorrichtung in eine Bewegungsrichtung vome befindet, • das Beseitigungswerkzeug an der Vorrichtung in einem hinteren Bereich angebracht ist, der sich bei der Bewegung der Vorrichtung in die Bewegungsrichtung hinter der Kontaktelektrode befindet. 4. eine Vorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 3, wobei das Beseitigungswerkzeug und/oder die Kontaktelektrode als rotierende Drahtbürste ausgeführt sind/ist.
5. eine Vorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 4, wobei das Beseitigungswerkzeug und/oder die Kontaktelektrode als Klinge oder Anordnung von Klingen ausgeführt sind/ist.
6. eine Vorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 5, wobei die Sammelelektrode als Schleifkontakt, Pflug oder Rad ausgeführt ist.
7. eine Vorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 1, 3, 4 oder 5, wobei das Beseitigungswerkzeug gleichzeitig als Sammelelektrode fungiert.
8. eine Vorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 7, wobei die Sammelelektrode und/oder das Beseitigungswerkzeug als rotierende Drahtbürste ausgeführt sind/ist.
9. eine Vorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 8, umfassend einen oder mehrere
Abstandssensoren zur Ermittlung des Abstandes
• der Kontaktelektrode vom Boden,
• des Beseitigungswerkzeuges vom Boden,
• der Sammelelektrode vom Boden, und/oder
· der Kontaktelektrode von der Sammelelektrode.
10. eine Vorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 9, umfassend einen oder mehrere Pflanzensensoren zur Ermittlung der Wuchshöhe der Pflanzen und/oder einen oder mehrere Kontaktsensoren zur Ermittlung eines Kontakts der Kontaktelektrode mit einer Pflanze.
11. eine Vorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 10, umfassend eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, den Abstand zwischen der Kontaktelektrode und dem Boden, den Abstand zwischen dem Beseitigungswerkzeug und dem Boden, und/oder den Abstand zwischen der Sammelelektrode und der Kontaktelektrode auf einen definierten Wert einzustellen und/oder auf einem definierten Wert zu halten.
12. eine Vorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 11, umfassend einen Auffangbehälter zum Aufhehmen von abgetrennten Pflanzenbestandteilen.
13. ein Verfahren umfassend die Schritte
- Bereitstellen einer Vorrichtung umfassend
• eine Sammelelektrode, wobei die Sammelelektrode so ausgeführt ist, dass sie in Kontakt mit einem Boden steht,
· eine Kontaktelektrode, wobei die Kontaktelektrode so ausgeführt ist, dass sie sich in einer definierten Höhe über dem Boden befindet,
• eine Spannungsquelle, mit der eine Spannung zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode angelegt wird, und
• ein Beseitigungswerkzeug,
- Bewegen der Vorrichtung über den Boden in Richtung einer unerwünschten Pflanze und dabei: • Inkontaktbringen der unerwünschten Pflanze in dem Boden mit der Kontaktelektrode, wobei ein elektrischer Strom zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode durch die Pflanze fließt, wobei der elektrische Strom die Pflanze schwächt oder zerstört,
• Beseitigen von Bestandteilen der geschwächten oder zerstörten Pflanze oberhalb des Bodens mit dem Beseitigungswerkzeug.
14. ein Verfahren gemäß Ausführungsform 13, umfassend die Schritte
Bereitstellen einer Vorrichtung umfassend
• eine Sammelelektrode, wobei die Sammelelektrode so ausgeführt ist, dass sie in Kontakt mit einem Boden steht,
• eine Kontaktelektrode, wobei die Kontaktelektrode so ausgeführt ist, dass sie sich in einer definierten Höhe über dem Boden befindet, und wobei die Kontaktelektrode an der Vorrichtung in einem vorderen Bereich angebracht ist, der sich bei einer Bewegung der Vorrichtung in eine Bewegungsrichtung vome befindet,
• eine Spannungsquelle, mit der eine Spannung zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode angelegt wird, und
• ein Beseitigungswerkzeug, wobei das Beseitigungswerkzeug an der Vorrichtung in einem hinteren Bereich angebracht ist, der sich bei der Bewegung der Vorrichtung in die Bewegungsrichtung hinter der Kontaktelektrode befindet,
Bewegen der Vorrichtung in die Bewegungsrichtung und dabei:
• Inkontaktbringen einer unerwünschten Pflanze in dem Boden mit der Kontaktelektrode, wobei ein elektrischer Strom zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode durch die Pflanze fließt, wobei der elektrische Strom die Pflanze schwächt oder zerstört,
• anschließende Beseitigung von Bestandteilen der geschwächten oder zerstörten Pflanze oberhalb des Bodens mit dem Beseitigungswerkzeug.
15. ein Verfahren gemäß Ausführungsform 13, wobei das Beseitigungswerkzeug gleichzeitig als
Kontaktelektrode fungiert oder das Beseitigungswerkzeug gleichzeitig als Sammelelektrode fungiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben, ohne die Erfindung auf die in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen beschränken zu wollen.
Figur 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung ist als Fahrzeug (10) ausgeführt. Das Fahrzeug (10) bewegt sich in die Bewegungsrichtung (R) auf eine Pflanze (20) zu, die in dem Boden (30) wächst. Im vorderen Bereich des Fahrzeugs (10) ist eine Kontaktelektrode (11) in einem definierten vertikalen Abstand A über dem Boden (30) angebracht. Eine Sammelelektrode (12) steht in Kontakt mit dem Boden (30). Mit einer Spannungsquelle (13) kann eine elektrische Spannung zwischen der Kontaktelektrode (11) und der Sammelelektrode (12) angelegt werden. Bewegt sich das Fahrzeug (10) in die Bewegungsrichtung (R) auf die Pflanze (20) zu, berührt die Kontaktelektrode die Pflanze (20). Fiegt in diesem Moment der Berührung eine Spannung zwischen der Kontaktelektrode (11) und der Sammelelektrode (12) an, fließt ein elektrischer Strom zwischen der Kontaktelektrode (11) und der Sammelelektrode (12), der durch Pflanzenteile (21) oberhalb des Bodens (30), durch Pflanzenteile (22) im Boden (30) und durch Teile des Bodens (30) fließt. Durch den Strom wird die Pflanze (20) geschwächt oder zerstört. In Bewegungsrichtung (R) des Fahrzeugs hinter der Kontaktelektrode (11) befindet sich ein Beseitigungswerkzeug (14). Bewegt sich das Fahrzeug in die Bewegungsrichtung (R) weiter, kommt die Pflanze (20) in Kontakt mit dem Beseitigungswerkzeug (14). Durch das Beseitigungswerkzeug (14) werden die Pflanzenteile (21) oberhalb des Bodens (30) entfernt. Die Pflanzenteile (22) im Boden (30) können im Boden (30) verbleiben. Figur 2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung ist als Fahrzeug (10) ausgeführt. Das Fahrzeug (10) bewegt sich in die Bewegungsrichtung (R) auf eine Pflanze (20) zu, die in dem Boden (30) wächst. Im vorderen Bereich des Fahrzeugs (10) ist eine Kontaktelektrode (11) angebracht, die einen definierten vertikalen Abstand A zum Boden aufweist. Im hinteren Bereich des Fahrzeugs (10) ist eine rotierende Drahtbürste angebracht, die gleichzeitig als Sammelelektrode (12) und als Beseitigungswerkzeug (14) füngiert. Die rotierende Drahtbürste steht in Kontakt mit dem Boden (30). Über eine Spannungsquelle (13) ist eine elektrische Spannung zwischen der Kontaktelektrode (11) und der Drahtbürste angelegt. Bewegt sich das Fahrzeug (10) in Bewegungsrichtung (R) auf die Pflanze (20) zu, gerät die Pflanze (20) in Kontakt mit der Kontaktelektrode (11). Bei Kontakt fließt ein elektrischer Strom zwischen der Kontaktelektrode (11) und der Drahtbürste, der durch Pflanzenbestandteile (21) oberhalb des Bodens (30), durch Pflanzenbestandteile (22) im Boden (30) und durch einen Teil des Bodens (30) fließt. Bewegt sich die Vorrichtung weiter in die Bewegungsrichtung (R) gerät die Pflanze (20) in Kontakt mit der rotierenden Drahtbürste, wird von dieser erfasst und zerrissen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung umfassend
• eine Sammelelektrode, wobei die Sammelelektrode so ausgeführt ist, dass sie in Kontakt mit dem Boden gebracht werden kann,
· eine Kontaktelektrode, wobei die Kontaktelektrode so ausgeführt ist, dass sie in eine definierte Höhe über dem Boden gebracht werden kann, wobei die Kontaktelektrode an der Vorrichtung in einem vorderen Bereich der Vorrichtung angebracht ist,
• eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode und
· ein Beseitigungswerkzeug, das sich hinter der Kontaktelektrode befindet,
wobei die Vorrichtung so ausgeführt ist, dass sie über den Boden bewegt werden kann, und die Kontaktelektrode bei einer solchen Bewegung mit Pflanzen, die in dem Boden wachsen, in Kontakt gerät, wobei bei einem solchen Kontakt ein elektrischer Strom zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode durch Bestandteile der Pflanzen fließt, und die oberhalb des Bodens befindlichen Bestandteile der Pflanzen im Anschluss an den Stromfluss durch das Beseitigungswerkzeug beseitigt werden.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei es sich bei dem Beseitigungswerkzeug um ein Schneidwerkzeug handelt, das so ausgerichtet ist, dass es Pflanzenbestandteile oberhalb des Bodens von Pflanzenbestandteilen im Boden abtrennt.
3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Beseitigungswerkzeug als Klinge oder Anordnung von Klingen ausgeführt ist.
4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Beseitigungswerkzeug gleichzeitig als die Sammelelektrode füngiert.
5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sammelelektrode als Schleifkontakt,
Pflug oder Rad ausgeführt ist.
6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Beseitigungswerkzeug als rotierende Drahtbürste ausgeführt ist.
7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend einen Auffangbehälter zum Aufnehmen von abgetrennten Pflanzenbestandteilen.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, ferner umfassend Mittel zum Befördern von abgetrennten Pflanzenbestandteilen in den Auffangbehälter.
9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend einen oder mehrere Abstandssensoren zur Ermittlung
· des vertikalen Abstandes der Kontaktelektrode vom Boden,
• des vertikalen Abstands Beseitigungswerkzeuges vom Boden,
• des vertikalen Abstands der Sammelelektrode vom Boden und/oder
• des horizontalen Abstands Kontaktelektrode von der Sammelelektrode.
10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend einen oder mehrere Pflanzensensoren zur Ermittlung der Wuchshöhe der Pflanzen und/oder einen oder mehrere Kontaktsensoren zur Ermittlung eines Kontakts der Kontaktelektrode mit einer Pflanze.
11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, den vertikalen Abstand zwischen der Kontaktelektrode und dem Boden, den vertikalen Abstand zwischen dem Beseitigungswerkzeug und dem Boden, den vertikalen Abstand der Sammelelektrode vom Boden und/oder den horizontalen Abstand zwischen der Sammelelektrode und der Kontaktelektrode auf einen definierten Wert einzustellen und/oder während einer Bewegung der Vorrichtung über dem Boden auf einem definierten Wert zu halten.
12. Verfahren umfassend die Schritte
Bereitstellen einer Vorrichtung umfassend
• eine Sammelelektrode, wobei die Sammelelektrode so ausgeführt ist, dass sie in Kontakt mit einem Boden steht,
• eine Kontaktelektrode, wobei die Kontaktelektrode so ausgeführt ist, dass sie sich in einer definierten Höhe über dem Boden befindet,
• eine Spannungsquelle, mit der eine Spannung zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode angelegt wird, und
• ein Beseitigungswerkzeug,
Bewegen der Vorrichtung über den Boden in Richtung einer unerwünschten Pflanze, wobei sich die Kontaktelektrode in Bewegungsrichtung vor dem Beseitigungswerkzeug befindet, und dabei:
• Inkontaktbringen der unerwünschten Pflanze in dem Boden mit der Kontaktelektrode, wobei ein elektrischer Strom zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode durch die Pflanze fließt,
• im Anschluss an den Stromfluss: Beseitigen von Bestandteilen der Pflanze, die sich oberhalb des Bodens befinden, mit dem Beseitigungswerkzeug.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Schritt Beseitigen von Bestandteilen der Pflanze, die sich oberhalb des Bodens befinden, mit dem Beseitigungswerkzeug, die folgenden Teilschritte umfasst:
- Abtrennen der Bestandteile der Pflanze, die sich oberhalb des Bodens befinden, von
Bestandteilen der Pflanze, die sich im Boden befinden,
- Befördern der abgetrennten Bestandteile in einen Auffangbehälter.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei das Beseitigungswerkzeug gleichzeitig als die Sammelelektrode fungiert.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, ferner umfassend die Schritte:
Identifizieren einer unerwünschten Pflanze vor dem Schritt Bewegen der Vorrichtung über den Boden in Richtung der unerwünschten Pflanze und/oder
- Ermitteln der Wuchshöhe der unerwünschten Pflanze und
• Einstellen eines definierten vertikalen Abstands der Kontaktelektrode zum Boden und/oder
• Einstellen eines definierten vertikalen Abstands des Beseitigungswerkzeugs zum Boden und/oder • Einstellen eines definierten horizontalen Abstands der Kontaktelektrode zur Sammelelektrode und/oder
• Einstellen der Höhe der Spannung zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode und/oder
· Einstellen der Frequenz einer Wechselspannung zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode
• Einstellen der Geschwindigkeit der Vorrichtung über dem Boden
in Abhängigkeit der ermittelten Wuchshöhe und/oder in Abhängigkeit der identifizierten Pflanze und/oder
- Ermitteln eines Kontakts der Kontaktelektrode mit der unerwünschten Pflanze und Anlegen der Spannung zwischen der Kontaktelektrode und der Sammelelektrode bei Kontakt der Kontaktelektrode mit der unerwünschten Pflanze.
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