RU236746U1 - DEVICE FOR FEEDING ENTOMOPHAGES - Google Patents
DEVICE FOR FEEDING ENTOMOPHAGESInfo
- Publication number
- RU236746U1 RU236746U1 RU2024138476U RU2024138476U RU236746U1 RU 236746 U1 RU236746 U1 RU 236746U1 RU 2024138476 U RU2024138476 U RU 2024138476U RU 2024138476 U RU2024138476 U RU 2024138476U RU 236746 U1 RU236746 U1 RU 236746U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brush
- item
- entomophages
- entomophage
- eggs
- Prior art date
Links
Abstract
Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к автоматизированным устройствам для использования в борьбе с насекомыми-вредителями путем опрыскивания сельскохозяйственных культур (в том числе картофеля, томатов) суспензией с яйцами энтомофагов. Техническим результатом является снижение трудозатрат и упрощение процесса подачи энтомофагов за счет автоматизации процессов, сопутствующих подаче энтомофагов. Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для подачи энтомофагов, содержащем раму, ходовую часть, двигатель, аккумулятор, генератор, насос, блок управления, блок опрыскивания, включающий резервуар для суспензии с яйцами энтомофагов и узел распылителей, согласно полезной модели, ходовая часть оснащена блоком автоматической очистки колес, содержащим щетку, вращающуюся вокруг шарнира, посредством которого она закреплена к нижнему участку рамы, при этом в шарнир встроен двигатель со встроенным редуктором и энкодером, соединенным проводом с блоком управления и осуществляющим вращение щетки. 9 з.п. ф-лы, 9 ил. The utility model relates to agricultural engineering, in particular, to automated devices for use in the fight against insect pests by spraying agricultural crops (including potatoes, tomatoes) with a suspension of entomophage eggs. The technical result is a reduction in labor costs and simplification of the process of feeding entomophages due to the automation of processes accompanying the feeding of entomophages. The technical result is achieved due to the fact that in the device for feeding entomophages, comprising a frame, a chassis, an engine, a battery, a generator, a pump, a control unit, a spraying unit including a reservoir for a suspension with entomophage eggs and a sprayer unit, according to the utility model, the chassis is equipped with an automatic wheel cleaning unit containing a brush rotating around a hinge by means of which it is fixed to the lower section of the frame, wherein a motor with a built-in reducer and an encoder connected by a wire to the control unit and rotating the brush is built into the hinge. 9 clauses, 9 figs.
Description
Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к автоматизированным устройствам для использования в борьбе с насекомыми-вредителями путем опрыскивания сельскохозяйственных культур (в том числе картофеля, томатов) суспензией с яйцами энтомофагов.The utility model relates to agricultural engineering, in particular, to automated devices for use in the fight against insect pests by spraying agricultural crops (including potatoes, tomatoes) with a suspension of entomophage eggs.
Для борьбы с насекомыми-вредителями, например, тлей, может использоваться энтомофаг, к примеру, Галлица Афидимиза (Aphidoletes aphidimyza) - это цецидомиидная мошка, личинки которой являются эффективными хищниками против тлей [Галлица Афидимиза Aphidoletes aphidimyza / ООО «Био Технология». URL: https://b-technology.pro/ru/gallicza-afidimiza-aphidoletes-aphidimyza/ (дата обращения: 03.02.2023)].To combat insect pests, such as aphids, an entomophage can be used, for example, the Gall midge Aphidoletes aphidimyza (Aphidoletes aphidimyza) is a cecidomyid midge whose larvae are effective predators against aphids [Gall midge Aphidoletes aphidimyza / Bio Technology LLC. URL: https://b-technology.pro/ru/gallicza-afidimiza-aphidoletes-aphidimyza/ (date of access: 03.02.2023)].
По мере вылупления из яиц личинок энтомофагов начинается их борьба с вредителями путем поедания или паразитирования на них. Энтомофаги эффективно контролируют численность вредителей на поле, снижая риски потери урожая. Важно распространять энтомофагов на поле до того, как вредители успеют нанести вред выращиваемым культурам.As entomophagous larvae hatch from eggs, they begin to fight pests by eating or parasitizing them. Entomophages effectively control the number of pests in the field, reducing the risk of crop loss. It is important to spread entomophages in the field before the pests have time to harm the crops being grown.
Из уровня техники известны технические решения, обеспечивающие борьбу с насекомыми-вредителями.The state of the art provides technical solutions for combating insect pests.
Робот RIPPA (Australian Centre for Field Robotics (ACFR), Университет Сиднея, Австралия) снабжен жукососом - приспособлением, втягивающим в себя насекомых, как пылесос.Продолжительность обработки поля против вредителей можно уменьшить, вовлекая в работу одновременно нескольких роботов. [RIPPA&VIPPA. URL: https://confluence.acfr.usyd.edu.au/display/AGPub/Our+Robots (дата обращения: 30.01.2023)].The RIPPA robot (Australian Centre for Field Robotics (ACFR), University of Sydney, Australia) is equipped with a bug sucker - a device that sucks in insects like a vacuum cleaner. The duration of field treatment against pests can be reduced by involving several robots in the work simultaneously. [RIPPA&VIPPA. URL: https://confluence.acfr.usyd.edu.au/display/AGPub/Our+Robots (date of access: 30.01.2023)].
В. Liu et al. предлагают робота, распознающего насекомых огневок Pyralidae на базе обратной гистограммы, включая модуль ввода, модуль обработки эталонного изображения, модуль сегментации изображения, модуль выделения контуров и модуль распознавания огневок. Последние идентифицируются на основе своей формы и цвета. Две роботизированные руки держат видеокамеру, записывающую состояние растений и их окружение. Видеопоток передается в модуль анализа, который вычисляет вероятность наличия огневки в том или ином месте сада. Получаемые значения вероятности отправляются на контроллер. Если это значение превышает установленный уровень, то агроному высылается соответствующее уведомление. Робот может автоматически регулировать скорость перемещения видеокамеры, в зависимости от вероятности сходства обнаруживаемых объектов с огневками. Если эта вероятность превышает 90%, то видеокамера останавливает свое движение, чтобы детальнее проверить потенциальное сходство объекта с огневкой. В случае подтверждения факта, что найдена огневка, робот подает сигнал оповещения агроному. Точность распознавания огневок составляет 94,3%, доля ложных оповещений о найденной огневке - 6,5%. [Liu В., Ни Z., Zhao Y., Bai Y., Wang Y. Recognition of Pyralidae Insects Using Intelligent Monitoring Autonomous Robot Vehicle in Natural Farm Scene // arXiv 2019. - 14 p.URL: arXiv:physics/1903.10827 (дата обращения: 01.02.2023)]. Для оперативного уничтожения насекомых, робот нуждается в повышении скорости обработки изображений. Неравномерное освещение может искажать качество изображений, что осложняет работу робота, поэтому ему требуется адаптация к разным условиям освещения. Было бы полезно не только идентифицировать огневок, но и уничтожать их, а данный робот лишь сигнализирует агроному о факте обнаружения вредителей. За время, пока работник подойдет к месту, где робот нашел насекомое, последнее может покинуть его. Это поднимает важность своевременного уничтожения вредителя. Более того, агроном будет вынужден каждый раз самостоятельно убивать вредных насекомых, как только робот будет их распознавать, что не решает проблему больших трудозатрат в борьбе с вредителями.B. Liu et al. propose a robot that recognizes Pyralidae moths based on an inverse histogram, including an input module, a reference image processing module, an image segmentation module, an edge detection module, and a moth recognition module. The moths are identified based on their shape and color. Two robotic arms hold a video camera that records the condition of plants and their surroundings. The video stream is transmitted to the analysis module, which calculates the probability of the presence of a moth in a particular place in the garden. The obtained probability values are sent to the controller. If this value exceeds the set level, the agronomist is sent a corresponding notification. The robot can automatically adjust the speed of the video camera, depending on the probability of similarity of the detected objects with moths. If this probability exceeds 90%, the video camera stops its movement to check in more detail the potential similarity of the object with a moth. If the fact that a moth has been found is confirmed, the robot sends an alert signal to the agronomist. The accuracy of pyralid moth recognition is 94.3%, the proportion of false alarms about the found pyralid moth is 6.5%. [Liu B., Ni Z., Zhao Y., Bai Y., Wang Y. Recognition of Pyralidae Insects Using Intelligent Monitoring Autonomous Robot Vehicle in Natural Farm Scene // arXiv 2019. - 14 p. URL: arXiv:physics/1903.10827 (accessed: 01.02.2023)]. To quickly destroy insects, the robot needs to increase the speed of image processing. Uneven lighting can distort the quality of images, which complicates the work of the robot, so it needs to adapt to different lighting conditions. It would be useful not only to identify pyralid moths, but also to destroy them, but this robot only signals the agronomist about the fact of pest detection. By the time the worker approaches the place where the robot found the insect, the latter may leave it. This raises the importance of timely pest control. Moreover, the agronomist will have to kill the pests himself every time the robot recognizes them, which does not solve the problem of high labor costs in pest control.
Н. Yin et al. применяют сверточную нейронную сеть для распознавания болезней и вредителей острого перца [Yin Н., Gu Y.H., Park С.-J., Park J.-H., Yoo S.J. Transfer Learning-Based Search Model for Hot Pepper Diseases and Pests // Agriculture. - 2020. -Vol.10(10):439. - Pp.1-16. DOI: https://doi.org/10.3390/agriculturel0100439]. У нейронной сети нет необходимости обучать модель, так как она была предварительно обучена на больших данных на ресурсе ImageNet. ImageNet - это база данных изображений, организованная в соответствии с иерархией WordNet, в которой каждый узел иерархии изображен сотнями и тысячами изображений [ImageNet. URL: https://image-net.org/ (дата обращения: 05.02.2023)].N. Yin et al. apply a convolutional neural network to recognize hot pepper diseases and pests [Yin H., Gu Y.H., Park C.-J., Park J.-H., Yoo S.J. Transfer Learning-Based Search Model for Hot Pepper Diseases and Pests // Agriculture. - 2020. -Vol.10(10):439. - Pp.1-16. DOI: https://doi.org/10.3390/agriculturel0100439]. The neural network does not need to train the model, since it was pre-trained on big data on the ImageNet resource. ImageNet is an image database organized according to the WordNet hierarchy, in which each node of the hierarchy is depicted by hundreds and thousands of images [ImageNet. URL: https://image-net.org/ (accessed: 05.02.2023)].
Особый интерес представляет робот «Ladybird», описанный в статье [Underwood J.P., Calleija М., Taylor Z., Hung С, Nieto J., Fitch R., Sukkarieh S. Real-time target detection and steerable spray for vegetable crops // In Proceedings of the International Conference on Robotics and Automation: Robotics in Agriculture Workshop, Seattle, WA, USA, 26-30 May 2015. - 4 р.]. Робот конструируется по принципу модульности и удобства сборки/разборки компонентов. Включает четыре электродвигателя, солнечную панель, литий-железо-фосфатные аккумуляторные батареи, компьютер Nuvo-3005E-I7QC, набор датчиков для обеспечения автономной работы и анализа здоровья овощных культур, модуль позиционирования на базе RTK GPS/INS (Real Time Kinematic - «кинематика реального времени», Global Positioning System -«система глобального позиционирования» / Inertial Navigation System - «инерциальная навигационная система»), манипулятор с 6 степенями свободы. Стереокамера позволяет роботу ориентироваться в пространстве и находить сорняки на поле (и другие проблемные места, очаги болезни). Робот «Ladybird» отличается от других устройств наличием форсунок, регулирующих угол своего наклона и тем самым адресно доставляющих препараты для растений. За счет таких форсунок расширяется площадь, покрываемая препаратом. Робот нацелен на минимизацию внесения препаратов для сохранения почв и выигрыша от экономии расходов. Поскольку струя препарата выбрасывается из форсунки только в прямом направлении, то форсунка предварительно должна быть нацелена на объект (к примеру, таким объектом может быть сорняк, который нужно опрыскать гербицидом). Также робот может опрыскивать сельскохозяйственные культуры средствами защиты (фунгицидами и иными химикатами). Обработка роботом растений на площади 1 га занимает около 30,5 часов. Робот «Ladybird» не имеет системы охлаждения для обеспечения сохранности препарата в жаркую погоду, что чревато снижением эффективности препарата. Точность передвижения устройства может снижаться из-за отсутствия функции выравнивания его курса с помощью дополнительных приспособлений, например, троса, инфракрасных датчиков и энкодеров.Of particular interest is the robot "Ladybird", described in the article [Underwood J.P., Calleija M., Taylor Z., Hung C, Nieto J., Fitch R., Sukkarieh S. Real-time target detection and steerable spray for vegetable crops // In Proceedings of the International Conference on Robotics and Automation: Robotics in Agriculture Workshop, Seattle, WA, USA, 26-30 May 2015. - 4 p.]. The robot is designed according to the principle of modularity and ease of assembly/disassembly of components. Includes four electric motors, a solar panel, lithium-iron-phosphate batteries, a Nuvo-3005E-I7QC computer, a set of sensors to ensure autonomous operation and analysis of the health of vegetable crops, a positioning module based on RTK GPS / INS (Real Time Kinematic - "real-time kinematics", Global Positioning System - "global positioning system" / Inertial Navigation System - "inertial navigation system"), a manipulator with 6 degrees of freedom. A stereo camera allows the robot to navigate in space and find weeds in the field (and other problem areas, foci of disease). The Ladybird robot differs from other devices in that it has nozzles that adjust the angle of their inclination and thereby specifically deliver preparations for plants. Due to such nozzles, the area covered by the preparation expands. The robot is aimed at minimizing the application of preparations to preserve soil and benefit from cost savings. Since the jet of the preparation is ejected from the nozzle only in a forward direction, the nozzle must first be aimed at the object (for example, such an object can be a weed that needs to be sprayed with a herbicide). The robot can also spray agricultural crops with protective agents (fungicides and other chemicals). Processing plants by the robot on an area of 1 hectare takes about 30.5 hours. The Ladybird robot does not have a cooling system to ensure the safety of the preparation in hot weather, which is fraught with a decrease in the effectiveness of the preparation. The accuracy of the device's movement may decrease due to the lack of a function for leveling its course using additional devices, such as a cable, infrared sensors and encoders.
Известен робот, который может исследовать уровень распространенности вредных насекомых на поле, обрабатывать его инсектицидами в случае необходимости. Робот может оценивать потребность растений в воде и удобрениях на основе анализа температуры и влажности почвы (с помощью датчиков DHT11). Ориентируясь по показаниям датчика влажности почвы, робот орошает почву до тех пор, пока не будет достигнут оптимальный уровень влаги. Робот использует ультразвуковой датчик для обнаружения и объезда препятствий [Saha A., Ghosh S., Bhattacharyya S., Deyasi A. Environmental Condition based Auto-adjusted Robot Design for Agricultural Purpose // 2019 3rd International Conference on Electronics, Materials Engineering & Nano-Technology (IEMENTech), 2019. - Pp.1-4. DOI: 10.1109/IEMENTech48150.2019.8981011]. Робот имеет недостатки. Вредители вырабатывают иммунитет против инсектицидов, поэтому надо проводить частую ротацию препаратов и увеличивать дозы. Они, как правило, пагубно воздействуют на почву и продукцию, загрязняя их. Кроме того, устройство не оснащено системой охлаждения для резервуара с инсектицидами, в результате чего в жаркую погоду возможно ухудшение их качества. Устройство не обладает функцией запоминания участков поля, где сосредоточено большое число насекомых-вредителей (из-за чего снижается адресность внесения инсектицидов).There is a robot that can examine the prevalence of harmful insects in a field and treat it with insecticides if necessary. The robot can assess the need of plants for water and fertilizers based on the analysis of soil temperature and moisture (using DHT11 sensors). Based on the readings of the soil moisture sensor, the robot irrigates the soil until the optimal moisture level is reached. The robot uses an ultrasonic sensor to detect and avoid obstacles [Saha A., Ghosh S., Bhattacharyya S., Deyasi A. Environmental Condition based Auto-adjusted Robot Design for Agricultural Purpose // 2019 3rd International Conference on Electronics, Materials Engineering & Nano-Technology (IEMENTech), 2019. - Pp.1-4. DOI: 10.1109/IEMENTech48150.2019.8981011]. The robot has disadvantages. Pests develop immunity to insecticides, so it is necessary to frequently rotate the preparations and increase the doses. They usually have a detrimental effect on the soil and products, polluting them. In addition, the device is not equipped with a cooling system for the insecticide tank, as a result of which their quality may deteriorate in hot weather. The device does not have the function of remembering areas of the field where a large number of insect pests are concentrated (due to which the targeting of insecticide application is reduced).
ООО «Летай и смотри» («Fly & See») в России и странах СНГ оказывает комплексные услуги для сельскохозяйственных производителей: энтомологический и агрономический мониторинг, разработку модели защиты, расчет необходимых дозировок энтомофагов и кратности обработок, внесение энтомофагов с помощью квадрокоптеров, оценку эффективности защиты [URL: https://flyseeagro.ru/ (дата обращения: 02.02.2023)]. Применение беспилотников позволяет обрабатывать значительные площади посевных культур. Квадрокоптеры облетают посевы, забрасывая на них энтомофагов в стадии куколки (златоглазка, Габробракон Хебетор и др.). Однако поскольку беспилотные летательные аппараты сбрасывают энтомофагов с высоты, возможно их оседание на верхушках растений, где они могут оставаться долгое время, хотя наибольшие скопления насекомых-вредителей имеются ближе к нижним частям растений, у земли. Поэтому приходится ждать, пока куколка превратится во взрослую особь (имаго) и не спустится ближе к очагам насекомых-вредителей. Обладая большей производительностью, беспилотные летательные аппараты уступают наземным устройствам в точности внесения энтомофагов.Fly & See LLC provides comprehensive services to agricultural producers in Russia and the CIS countries: entomological and agronomic monitoring, development of a protection model, calculation of the required dosages of entomophages and the frequency of treatments, introduction of entomophages using quadcopters, and assessment of the effectiveness of protection [URL: https://flyseeagro.ru/ (accessed: 02.02.2023)]. The use of drones allows for the treatment of large areas of crops. Quadcopters fly over crops, dropping entomophages in the pupal stage (lacewings, Habrobracon Hebetor, etc.) on them. However, since unmanned aerial vehicles drop entomophages from a height, they may settle on the tops of plants, where they can remain for a long time, although the largest accumulations of insect pests are closer to the lower parts of plants, near the ground. Therefore, it is necessary to wait until the pupa turns into an adult (imago) and descends closer to the hotbeds of insect pests. Despite their greater productivity, unmanned aerial vehicles are inferior to ground devices in the accuracy of introducing entomophages.
Из патента РФ №2695490 известен способ мониторинга сельскохозяйственных угодий, включающий получение фотоснимка единицы площади угодий, передачу полученного фотоснимка на сервер, обработку фотоснимка с идентификацией объектов на нем и вывод результатов мониторинга, отличающийся тем, что осуществляют подсчет количества идентифицируемых объектов на каждом фотоснимке заданного размера, определение степени зараженности всей площади угодий на основе данных подсчета объектов по полученным фотоснимкам, при этом каждому фотоснимку присваивается дата и время проведения съемки с координатами местности, осуществляют идентификацию изображения объектов фотоснимков на сервере, используя обучаемые искусственные нейронные сети, с помощью которых выделяют границы изображения объекта в квадрате фиксированного размера полученного фотоснимка, сервер содержит базу данных насекомых во всех морфологических стадиях, базу данных сорных растений, базу данных видов заболеваний растений, указанные нейронные сети, используя базы данных изображений идентифицируемых объектов, обучаются отличать фоны соответствующих фотоснимков разного вида и определять объекты на этих фотоснимках, в результате чего получают данные о месте обнаружения объекта с координатами, времени фиксации и количестве зафиксированных объектов, при этом сервер выполнен с возможностью систематического мониторинга и вывода информации.A method for monitoring agricultural land is known from Russian patent No. 2695490, which includes obtaining a photograph of a unit area of land, transmitting the obtained photograph to a server, processing the photograph with the identification of objects on it and outputting the monitoring results, characterized in that the number of identifiable objects is counted on each photograph of a given size, the degree of infestation of the entire area of land is determined based on the data of counting objects from the obtained photographs, wherein each photograph is assigned the date and time of the shooting with the coordinates of the terrain, the image of the objects of the photographs is identified on the server, using trained artificial neural networks, with the help of which the boundaries of the image of the object are distinguished in a square of a fixed size of the obtained photograph, the server contains a database of insects in all morphological stages, a database of weeds, a database of plant disease species, the said neural networks, using databases of images of identifiable objects, are trained to distinguish the backgrounds of the corresponding photographs of different types and to determine the objects on these photographs, as a result of which data is obtained about the location of the object’s detection with coordinates, the time of recording and the number of recorded objects, while the server is designed with the ability to systematically monitor and output information.
Недостатками известного решения является неочевидность возможности его использования для подачи энтомофагов. Способ не предусматривает возможности процесса обработки очагов и его целью является разработка методики подсчета сорных растений, насекомых фитофагов и энтомофагов.The disadvantages of the known solution are the lack of obviousness of its use for feeding entomophages. The method does not provide for the possibility of processing foci and its purpose is to develop a method for counting weeds, phytophagous insects and entomophages.
Из патента РФ №182835 на полезную модель известно устройство для дозированной подачи энтомофагов, содержащее крышку и контейнер, где внутри контейнера расположены бункер для размещения энтомофагов, блок выгрузки, имеющий входное и выходное отверстия, дозатор, отличающееся тем, что дополнительно содержит электронный блок управления выгрузкой, включающий контроллер, соединенный с сервоприводом, подключенные к источнику питания, причем блок выгрузки представляет собой цилиндрическую трубу, размещенную под бункером, а дозатор выполнен в виде винтового шнека и размещен в цилиндрической трубе, при этом диаметр выходного отверстия блока выгрузки совпадает с шагом винтового шнека.From the Russian Federation patent No. 182835 for a utility model, a device for the metered supply of entomophages is known, comprising a lid and a container, where inside the container there is a hopper for placing entomophages, an unloading unit having an input and output opening, a dispenser, characterized in that it additionally contains an electronic unloading control unit, including a controller connected to a servo drive connected to a power source, wherein the unloading unit is a cylindrical pipe located under the hopper, and the dispenser is made in the form of a screw auger and is located in a cylindrical pipe, wherein the diameter of the outlet opening of the unloading unit coincides with the pitch of the screw auger.
Недостатками известного решения являются недостаточное качество подачи энтомофагов, отсутствие возможности точного определения местоположения очагов насекомых-вредителей, низкий уровень автоматизации процесса подачи энтомофагов.The disadvantages of the known solution are the insufficient quality of the entomophage supply, the lack of the ability to accurately determine the location of insect pest outbreaks, and the low level of automation of the entomophage supply process.
Прототип заявляемой полезной модели описан в статье [Baltazar A.R., Santos F.N.d., Moreira A.P., Valente A., Cunha J.B. Smarter Robotic Sprayer System for Precision Agriculture // Electronics. - 2021. - Vol.10(17):2061. - Pp.1-15. DOI: https://doi.org/10.3390/electronicsl0172061]. Португальские изобретатели разработали модульного робота-опрыскивателя для виноградников, способного работать автономно на пересеченной местности с крутыми склонами и на вязком грунте. Роботизированная платформа также приспособлена к передвижению в горной и холмистой местности, среди узких рядов виноградников. Робот осуществляет локализацию и навигацию с помощью лидара и приемника Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) в ходе селективного опрыскивания полей жидкими удобрениями. Антенна GNSS улучшает точность позиционирования. В отличие от опрыскивателей, закрепляемых на манипуляторах, робот использует электрические вентиляторные опрыскиватели, что позволяет ускорить обработку растений. Опрыскиватель состоит из вентилятора, распылителя и насоса, которые регулируются по высоте. Поскольку они управляются независимо, система может достичь высокой точности, уменьшить расход пестицидов. Модуль Raspberry Pi Camera Module подсчитывает количество листьев, попадающих в обзор стереокамеры. Метод опорных векторов определяет густоту листьев на виноградных лозах. В зависимости от густоты листьев, определяется доза внесения удобрений. Опрыскиватель, работающий на центробежном принципе, состоит из трех распылительных барабанов и бака для удобрений объемом 100 л. Система опрыскивания винограда состоит из бесщеточного двигателя, управляющего гребными винтами, двигатель постоянного тока, управляющий центробежным диском, и водяной насос, управляющий количество удобрения, проходящего через трубу. Таким образом, бесщеточный двигатель управляет потоком воздуха, двигатель постоянного тока регулирует плотность воды, а водяной насос регулирует скорость поступления воды. По такому принципу происходит орошение виноградников, их удобрение и обработка пестицидами. [Baltazar A.R., Santos F.N.d., Moreira A.P., Valente A., Cunha J.B. Smarter Robotic Sprayer System for Precision Agriculture // Electronics. - 2021. - Vol.10(17):2061. - Pp.1-15. DOI: https://doi.org/10.3390/electronicsl0172061]. Колеса опрыскивателя несут риск распространения яиц насекомых-вредителей с комьями земли, поскольку не оснащены щеткой для очистки колес. В таком случае на человека возлагается обязанность ручной очистки колес устройства.The prototype of the claimed utility model is described in the article [Baltazar A.R., Santos F.N.d., Moreira A.P., Valente A., Cunha J.B. Smarter Robotic Sprayer System for Precision Agriculture // Electronics. - 2021. - Vol.10(17):2061. - Pp.1-15. DOI: https://doi.org/10.3390/electronicsl0172061]. Portuguese inventors have developed a modular robotic sprayer for vineyards, capable of operating autonomously on rough terrain with steep slopes and on viscous soil. The robotic platform is also adapted to movement in mountainous and hilly terrain, among narrow rows of vineyards. The robot localizes and navigates using a lidar and a Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver during selective spraying of fields with liquid fertilizers. The GNSS antenna improves positioning accuracy. Unlike sprayers mounted on manipulators, the robot uses electric fan sprayers, which allows for faster plant treatment. The sprayer consists of a fan, a sprayer, and a pump, which are adjustable in height. Since they are controlled independently, the system can achieve high accuracy and reduce pesticide consumption. The Raspberry Pi Camera Module counts the number of leaves within the stereo camera's field of view. The support vector machine determines the leaf density on the vines. Depending on the leaf density, the fertilizer application rate is determined. The centrifugal sprayer consists of three spray drums and a 100-liter fertilizer tank. The grape spraying system consists of a brushless motor that drives the propellers, a DC motor that drives the centrifugal disk, and a water pump that controls the amount of fertilizer passing through the pipe. Thus, the brushless motor controls the air flow, the DC motor regulates the density of the water, and the water pump regulates the speed of water flow. According to this principle, vineyards are irrigated, fertilized, and treated with pesticides. [Baltazar A.R., Santos F.N.d., Moreira A.P., Valente A., Cunha J.B. Smarter Robotic Sprayer System for Precision Agriculture // Electronics. - 2021. - Vol.10(17):2061. - Pp.1-15. DOI: https://doi.org/10.3390/electronicsl0172061]. The sprayer wheels carry the risk of spreading insect eggs with clods of earth, as they are not equipped with a brush for cleaning the wheels. In this case, a person is responsible for manually cleaning the wheels of the device.
Недостатками прототипа являются невозможность обеспечения качества подачи энтомофагов при использовании прототипа, отсутствие обучаемого развивающегося алгоритма, предусмотрена только стандартная программа работы, низкий уровень автоматизации сопутствующих процессов работы, в том числе подготовки подачи энтомофагов.The disadvantages of the prototype are the impossibility of ensuring the quality of the entomophage supply when using the prototype, the absence of a trainable developing algorithm, only a standard work program is provided, a low level of automation of related work processes, including the preparation of the entomophage supply.
В целом, недостатки аналогов заключаются в том числе в проблеме неоднородности состава рабочего раствора (в частности, суспензии с яйцами энтомофагов); в отсутствии механизма предотвращения выпадения в осадок многокомпонентных смесей, хранящихся в резервуаре; в ухудшении рабочих свойств раствора (в частности, суспензии с яйцами энтомофагов) в жаркую погоду; в применении экологически вредных инсектицидов (вместо биологических методов борьбы с насекомыми-вредителями); в отсутствии функции запоминания местонахождения участков поля, где сосредоточено большое число насекомых-вредителей (из-за чего снижается адресность внесения средств, предназначенных для борьбы с насекомыми-вредителями); в отсутствии возможности очистки колес от комьев грязи, что влечет риск разнесения по полю инфекций вместе с прилипшей к колесам грязью.In general, the disadvantages of analogues include the problem of heterogeneity of the composition of the working solution (in particular, the suspension with entomophage eggs); the absence of a mechanism to prevent sedimentation of multicomponent mixtures stored in the tank; deterioration of the working properties of the solution (in particular, the suspension with entomophage eggs) in hot weather; the use of environmentally harmful insecticides (instead of biological methods of pest control); the absence of a function for remembering the location of field areas where a large number of pest insects are concentrated (which reduces the targeting of the application of products intended to combat pest insects); the inability to clean wheels from lumps of dirt, which entails the risk of spreading infections across the field along with the dirt stuck to the wheels.
Техническая проблема заключается в высоких трудозатратах, низком уровне автоматизации процесса подачи энтомофагов, в том числе на картофельных и томатных полях.The technical problem lies in the high labor costs and low level of automation of the process of feeding entomophages, including in potato and tomato fields.
Техническим результатом является снижение трудозатрат и упрощение процесса подачи энтомофагов за счет автоматизации процессов, сопутствующих подаче энтомофагов.The technical result is a reduction in labor costs and simplification of the process of feeding entomophages due to the automation of processes associated with the feeding of entomophages.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для подачи энтомофагов, содержащем раму, ходовую часть, двигатель, аккумулятор, генератор, насос, блок управления, блок опрыскивания, включающий резервуар для энтомофагов и узел распылителей, согласно полезной модели, ходовая часть оснащена блоком автоматической очистки колес, содержащим щетку, вращающуюся вокруг шарнира, посредством которого она закреплена к нижнему участку рамы, при этом в шарнир встроен двигатель со встроенным редуктором и энкодером, соединенным проводом с блоком управления и осуществляющим вращение щетки.The technical result is achieved due to the fact that in the device for feeding entomophages, containing a frame, a chassis, an engine, a battery, a generator, a pump, a control unit, a spraying unit including a tank for entomophages and a sprayer unit, according to the utility model, the chassis is equipped with an automatic wheel cleaning unit containing a brush rotating around a hinge by means of which it is secured to the lower section of the frame, wherein a motor with a built-in reducer and an encoder connected by a wire to the control unit and rotating the brush is built into the hinge.
Узел распылителей может быть выполнен в виде шланга со штангой, снабженной распылителями.The sprayer unit can be made in the form of a hose with a rod equipped with sprayers.
Распылители могут быть снабжены клапаном, регулирующим диаметр раскрытия.Sprayers can be equipped with a valve that regulates the opening diameter.
Блок управления может быть выполнен с возможностью подачи команды на запуск круговых вращательных движений щетки, реализуемых посредством двигателя и шарнира, играющего роль точки опоры рукоятки щетки.The control unit can be configured to send a command to start circular rotational movements of the brush, implemented by means of a motor and a hinge that acts as a fulcrum for the brush handle.
Наконечник щетки может быть покрыт жесткой щетиной, изготовленной из синтетических волокон, например, полипропилена или полиамида.The brush tip can be covered with hard bristles made of synthetic fibers such as polypropylene or polyamide.
Ходовая часть может содержать 2-4 пары колес.The chassis can contain 2-4 pairs of wheels.
В качестве двигателя может использоваться электродвигатель,An electric motor can be used as an engine,
В качестве генератора может использоваться бензиновый генератор.A gasoline generator can be used as a generator.
Рама может быть выполнена из стального сплава.The frame can be made of steel alloy.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами:The claimed utility model is illustrated by drawings:
на фиг.1 представлен общий вид заявляемого устройства (изометрия);Fig. 1 shows a general view of the claimed device (isometry);
на фиг.2 - вид на устройство сбоку слева;Fig. 2 - side view of the device from the left;
на фиг.3 - вид на устройство сбоку справа;Fig. 3 - side view of the device from the right;
на фиг.4 - вид на устройство спереди;Fig. 4 - front view of the device;
на фиг.5 - вид на устройство сзади;Fig. 5 - rear view of the device;
на фиг.6 - вид на устройство сверху;Fig. 6 - view of the device from above;
на фиг.7 - вид на устройство снизу;Fig. 7 - view of the device from below;
на фиг.8 - общий вид устройства (диметрия);Fig. 8 - general view of the device (dimetry);
на фиг.9 - вид внутренних компонентов резервуара для хранения суспензии с яйцами энтомофагов 5.Fig. 9 - a view of the internal components of a reservoir for storing a suspension of entomophage eggs 5.
Позициями на фигурах обозначены:The positions on the figures indicate:
1 - рама;1 - frame;
2 - ходовая часть;2 - chassis;
3 - щетка для очистки колес;3 - brush for cleaning wheels;
4 - штанга для разбрызгивания суспензии с яйцами энтомофагов;4 - a rod for spraying a suspension with entomophage eggs;
5 - резервуар для хранения суспензии с яйцами энтомофагов;5 - a reservoir for storing a suspension of entomophage eggs;
6 - шланг для подачи суспензии с яйцами энтомофагов;6 - hose for feeding suspension with entomophage eggs;
7 - крепление для штанги;7 - rod mount;
8 - крепление для резервуара;8 - tank mount;
9 - HD-камера;9 - HD camera;
10 - распылитель для разбрызгивания суспензии с яйцами энтомофагов;10 - sprayer for spraying a suspension with entomophage eggs;
11 - проблесковый маячок;11 - flashing beacon;
12 - поворотная стойка колеса;12 - wheel swivel stand;
13 - сканирующий лидар;13 - scanning lidar;
14 - ложка для автоматического размешивания суспензии с яйцами энтомофагов;14 - spoon for automatic mixing of suspension with entomophage eggs;
15 - поворотный столик для ложки;15 - turning table for spoon;
16 - датчик уровня жидкости;16 - liquid level sensor;
17 - суспензия с яйцами энтомофагов;17 - suspension with entomophage eggs;
18 - водяной насос.18 - water pump.
Устройство для подачи энтомофагов содержит раму 1, ходовую часть 2, насос 18, двигатель, аккумулятор, генератор, блок управления, модуль навигации (позициями не обозначены, их форма, тип, место расположения не ограничиваются рамками полезной модели). Устройство также включает блок опрыскивания включающее резервуар 5 для суспензии с яйцами энтомофагов и узел распылителей.The device for feeding entomophages contains a frame 1, a chassis 2, a pump 18, an engine, a battery, a generator, a control unit, a navigation module (not designated by positions, their shape, type, location are not limited by the scope of the utility model). The device also includes a spraying unit including a reservoir 5 for a suspension with entomophage eggs and a sprayer unit.
Ходовая часть 2 оснащена блоком автоматической очистки колес, содержащим щетку 3, вращающуюся вокруг шарнира, посредством которого она закреплена к нижнему участку рамы 1, при этом в шарнир встроен двигатель со встроенным редуктором и энкодером, соединенным проводом с блоком управления и осуществляющим вращение щетки 3.The chassis 2 is equipped with an automatic wheel cleaning unit containing a brush 3 rotating around a hinge by means of which it is secured to the lower section of the frame 1, while a motor with a built-in reducer and an encoder connected by a wire to the control unit and rotating the brush 3 is built into the hinge.
Узел распылителей может быть выполнен в виде шланга со штангой 4, снабженной распылителями 10.The sprayer unit can be made in the form of a hose with a rod 4 equipped with sprayers 10.
Распылители 10 могут быть снабжены клапаном, регулирующим диаметр раскрытия.Sprayers 10 can be provided with a valve that regulates the opening diameter.
Блок управления может быть выполнен с возможностью подачи команды на запуск круговых вращательных движений щетки 3, реализуемых посредством двигателя и шарнира, играющего роль точки опоры рукоятки щетки 3.The control unit can be designed with the ability to send a command to start the circular rotational movements of the brush 3, implemented by means of a motor and a hinge that plays the role of a support point for the handle of the brush 3.
Наконечник щетки 3 может быть покрыт жесткой щетиной, изготовленной из синтетических волокон, например, полипропилена или полиамида.The tip of the brush 3 can be covered with hard bristles made of synthetic fibers, such as polypropylene or polyamide.
Ходовая часть 2 может содержать 2-4 пары колес.Chassis 2 may contain 2-4 pairs of wheels.
В качестве двигателя может использоваться электродвигатель,An electric motor can be used as an engine,
В качестве генератора может использоваться бензиновый генератор.A gasoline generator can be used as a generator.
Рама 1 может быть выполнена из стального сплава.Frame 1 can be made of steel alloy.
Устройство оснащено штангой 4 для опрыскивания поля суспензией с яйцами энтомофагов, закрепленной на креплении 7 на заднем участке рамы 1 и соединенной с резервуаром 5 для хранения суспензии. Крепление 7 состоит из двух пар ног, нижние наконечники которых они соединяются с рамой 1, тогда как место пересечения ног скрепляется со штангой 4. Штанга 4 сконфигурирована в форме жерди длиной 6-8 м, но она может варьироваться в зависимости от ширины междурядий на поле. Резервуар 5, имеющий цилиндрическую форму, установлен на заднем участке рамы 1 посредством крепления 8 прямоугольной формы. Емкость резервуара 5 опытного образца устройства составляет 5 л, но резервуар 5 может быть заменен на более вместительный. Суспензия с яйцами энтомофагов 17 хранится в резервуаре 5, выполненном в форме параллелепипеда.The device is equipped with a boom 4 for spraying the field with a suspension of entomophage eggs, fixed to a mount 7 on the rear section of the frame 1 and connected to a reservoir 5 for storing the suspension. The mount 7 consists of two pairs of legs, the lower tips of which are connected to the frame 1, while the place where the legs intersect is fastened to the boom 4. The boom 4 is configured in the form of a pole 6-8 m long, but it can vary depending on the width of the rows in the field. The reservoir 5, which has a cylindrical shape, is installed on the rear section of the frame 1 by means of a rectangular mount 8. The capacity of the reservoir 5 of the prototype of the device is 5 liters, but the reservoir 5 can be replaced with a more capacious one. The suspension with entomophage eggs 17 is stored in the reservoir 5, made in the form of a parallelepiped.
От верхнего участка резервуара 5 отходит водяной насос 18 для подачи суспензии с яйцами энтомофагов в шланг 6, выполненный в виде гибкой трубки из гибкого материала, например, резины. Из шланга 6 суспензия с яйцами энтомофагов 17 нагнетается в трубки внутри штанги 4, далее из трубок разбрызгивается через распылители 10, находящиеся под штангой 4 на протяжении ее длины слева направо. Штанга 6 изнутри снабжена трубками, оканчивающимися на конце распылителями 10 и служащими для переноса суспензии 17 внутри штанги 6 по направлению к распылителям 10. Суспензия с яйцами энтомофагов 17 имеет жидкую консистенцию, благодаря чему может свободно разбрызгиваться по полю через распылители 10, выполненные из нержавеющей стали. Распылители 10 снабжены клапаном, регулирующим диаметр ее раскрытия - в зависимости от обработки участков поля, свободных или страдающих от насекомых-вредителей. При проезде устройства вдоль участков поля с насекомыми-вредителями клапан раскрывает диаметр распылителей 10 на максимальное значение; при проезде вдоль чистых участков поля - клапан раскрывает диаметр распылители на 50% от максимального значения. Водяной насос 18, расположенный внутри резервуара 5 на его левой стенке, под рабочим давлением 3 бара нагнетает суспензию 17 по направлению к распылителям 10, при помощи чего происходит разбрызгивание суспензии с яйцами энтомофагов 17.From the upper section of the reservoir 5, a water pump 18 for feeding the suspension with entomophage eggs into the hose 6, made in the form of a flexible tube made of a flexible material, for example, rubber, departs. From the hose 6, the suspension with entomophage eggs 17 is pumped into the tubes inside the boom 4, then from the tubes it is sprayed through the sprayers 10, located under the boom 4 along its length from left to right. The boom 6 is equipped from the inside with tubes ending at the end with sprayers 10 and serving to transfer the suspension 17 inside the boom 6 in the direction of the sprayers 10. The suspension with entomophage eggs 17 has a liquid consistency, due to which it can be freely sprayed over the field through the sprayers 10, made of stainless steel. Sprayers 10 are provided with a valve regulating the diameter of its opening - depending on the processing of the field sections free or suffering from insect pests. When the device passes along the field sections with insect pests, the valve opens the diameter of sprayers 10 to the maximum value; when passing along clean field sections, the valve opens the diameter of the sprayers by 50% of the maximum value. Water pump 18, located inside the tank 5 on its left wall, under a working pressure of 3 bar pumps suspension 17 in the direction of sprayers 10, by means of which the suspension with entomophage eggs 17 is sprayed.
Диаметр отверстий в распылителях 10 регулируется клапанами с учетом среднего размера яиц энтомофагов. К примеру, размер яиц Галлицы Афидимиза (Aphidoletes aphidimyza) составляет 0,1-0,3 мм [Галлица Афидимиза Aphidoletes aphidimyza / ООО «Био Технология». URL: https://b-technology.pro/ru/gallicza-afidimiza-aphidoletes-aphidimyza/ (дата обращения: 26.01.2023)]. Диаметр распылителей не должен быть меньше 9,0 мм во избежание повреждения яиц в момент их одновременного высвобождения из распылителей. Из каждого распылителя должно выходить не больше 30 яиц Галлицы Афидимиза в составе суспензии, исходя из чего и был выбран минимально возможный диаметр распылителей в штанге 4.The diameter of the holes in the sprayers 10 is adjusted by valves taking into account the average size of the eggs of entomophages. For example, the size of the eggs of the Gall midge Aphidoletes aphidimyza is 0.1-0.3 mm [Gall midge Aphidoletes aphidimyza / Bio Technology LLC. URL: https://b-technology.pro/ru/gallicza-afidimiza-aphidoletes-aphidimyza/ (date of access: 26.01.2023)]. The diameter of the sprayers should not be less than 9.0 mm in order to avoid damage to the eggs when they are released simultaneously from the sprayers. No more than 30 eggs of the Gall midge Aphidomiza should come out of each sprayer in the suspension, based on which the minimum possible diameter of the sprayers in rod 4 was selected.
В резервуаре 5 расположена ложка 14 для автоматического размешивания суспензии с яйцами энтомофагов 17, выполненная из нержавеющей стали. Ложка 14, имеющая удлиненную форму с овальным расширением и углублением на конце, закреплена на поворотном столике 15 под верхней крышкой резервуара 5. С помощью поворотного столика 15 ложка 14 вращается, перемешивая тем самым суспензию с яйцами энтомофагов 17. В поворотный столик 15 встроен двигатель со встроенным редуктором и энкодером, выполняющий вращение ложки 14. За счет вращательных движений ложки 14 обеспечивается равномерная концентрация яиц энтомофагов в суспензии 17 в резервуаре 5, что важно для эффективной защиты сельскохозяйственных культур от насекомых-вредителей по всей площади поля. При отсутствии функции размешивания суспензии 17, яйца энтомофагов могут скапливаться на дне или стенках резервуара 5, тогда как на верхнем уровне их концентрация может быть ниже. Соответственно участки поля могут быть обработаны суспензией с разной концентрацией яиц энтомофагов, и такого сценария следует избегать. Это важно для того, чтобы не допустить уязвимости отдельных участков поля, куда было бы внесено меньше яиц энтомофагов. Активация функции перемешивания происходит посредством подачи сигнала от бортового компьютера на ложку 17, например, через равные, заранее заданные временные промежутки.In the tank 5 there is a spoon 14 for automatic mixing of the suspension with entomophage eggs 17, made of stainless steel. The spoon 14, having an elongated shape with an oval expansion and a recess at the end, is fixed on the rotary table 15 under the upper cover of the tank 5. With the help of the rotary table 15, the spoon 14 rotates, thereby mixing the suspension with entomophage eggs 17. A motor with a built-in reducer and encoder, performing the rotation of the spoon 14, is built into the rotary table 15. Due to the rotational movements of the spoon 14, a uniform concentration of entomophage eggs in the suspension 17 in the tank 5 is ensured, which is important for the effective protection of agricultural crops from insect pests over the entire area of the field. In the absence of the suspension stirring function 17, entomophage eggs may accumulate on the bottom or walls of the tank 5, while their concentration may be lower at the upper level. Accordingly, field sections may be treated with a suspension with different concentrations of entomophage eggs, and such a scenario should be avoided. This is important in order to prevent the vulnerability of individual field sections, where fewer entomophage eggs would be introduced. The stirring function is activated by sending a signal from the on-board computer to the spoon 17, for example, at equal, pre-set time intervals.
Ложка за счет размешивающих действий предотвращает выпадение в осадок яиц энтомофагов в составе суспензии. Тем самым предотвращается склеивание яиц энтомофагов между собой в составе суспензии, что важно для поддержания жизнеспособности энтомофагов внутри яиц. Склеивание яиц энтомофагов препятствует их вылуплению.The spoon prevents the entomophage eggs from settling in the suspension by stirring. This prevents the entomophage eggs from sticking together in the suspension, which is important for maintaining the viability of the entomophages inside the eggs. Sticking the entomophage eggs together prevents them from hatching.
В стенки резервуара 5, по бокам и снизу, может быть заложен хладагент (сухой лед), способствующий сохранению жизнеспособности яиц энтомофагов в суспензии в жаркую погоду, не допуская перегрева суспензии с яйцами энтомофагов 17 в резервуаре 5.A coolant (dry ice) can be placed in the walls of tank 5, on the sides and at the bottom, which helps maintain the viability of entomophage eggs in suspension in hot weather, preventing overheating of the suspension with entomophage eggs 17 in tank 5.
Заявляемое устройство имеет функцию автоматической очистки колес с помощью щетки 3 после прохода каждого междурядья на поле. Для ее реализации к раме над каждым колесом на шарнире установлена щетка 3. В шарнир встроен двигатель со встроенным редуктором и энкодером, подсоединенный проводом с блоком управления и осуществляющий вращение щетки 3. Блок управления подает команды на запуск круговых вращательных движений щетки 3, реализуемых посредством двигателя и шарнира, играющего роль точки опоры рукоятки щетки 3. Наконечник щетки 3 покрыт жесткой щетиной, удаляющей комья земли и грязь с колес. Щетина в щетке 3 изготовлена из синтетических волокон, например, полипропилена или полиамида. Учитывая, что в частицах земли могут присутствовать болезнетворные бактерии, то подобная функция очистки колес способствует снижению риска разнесения инфекций по полю. Помимо этого, очищенные от грязи колеса облегчают их движение по полю, когда движителям легче проворачиваться по ходу движения.The claimed device has a function of automatic cleaning of wheels using brush 3 after passing each row spacing on the field. To implement it, brush 3 is mounted on a hinge to the frame above each wheel. A motor with a built-in reducer and encoder is built into the hinge, connected by a wire to the control unit and rotating brush 3. The control unit sends commands to start circular rotational movements of brush 3, implemented by means of the motor and the hinge, which plays the role of a support point for the handle of brush 3. The tip of brush 3 is covered with hard bristles, removing clods of earth and dirt from the wheels. The bristles in brush 3 are made of synthetic fibers, such as polypropylene or polyamide. Considering that pathogenic bacteria may be present in soil particles, such a wheel cleaning function helps to reduce the risk of spreading infections across the field. In addition, wheels that are free of dirt make it easier for them to move across the field, as the propellers can turn more easily as they move.
Устройство для своей работы питается зарядом от аккумулятора, размещенным внутри переднего участка рамы 1. Для обеспечения дополнительного энергоснабжения устройства используется бензиновый генератор (не показан), который питает аккумулятор в случае израсходования его заряда. Бензиновый генератор может быть размещен внутри переднего участка рамы 1 устройства, сзади от аккумулятора.The device is powered by a charge from a battery located inside the front section of frame 1. To provide additional power supply to the device, a gasoline generator (not shown) is used, which powers the battery when its charge is exhausted. The gasoline generator can be located inside the front section of frame 1 of the device, behind the battery.
Устройство снабжено HD-камерой 9, размещенной на переднем участке рамы 1 и сканирующим лидаром 13, выполняющими функции анализа местности, растений и ориентации в пространстве.The device is equipped with an HD camera 9, located on the front section of the frame 1, and a scanning lidar 13, which perform the functions of analyzing the terrain, plants and orientation in space.
Устройство ориентируется в пространстве с помощью навигационного устройства - ГЛОНАСС-трекера (не показан). ГЛОНАСС-трекер дает возможность найти устройство в случае аварии и потери связи с ним. ГЛОНАСС-трекер посредством SMS передает информацию о своем местонахождении. ГЛОНАСС-трекер позволяет определить, куда уехало устройство, получая его последние координаты.The device is oriented in space using a navigation device - a GLONASS tracker (not shown). The GLONASS tracker makes it possible to find the device in case of an accident and loss of connection with it. The GLONASS tracker transmits information about its location via SMS. The GLONASS tracker allows you to determine where the device went by receiving its last coordinates.
Работа устройства регулируется бортовым компьютером (не показан), размещенным внутри рамы устройства. Бортовой компьютер является главным управляющим устройством для управления всеми рабочими узлами устройства. Бортовой компьютер, работающий на фреймворке Robot Operating System (ROS -«операционная система для роботов»; URL: https://www.ros.org/, дата обращения: 01.02.2023), имеет графический процессор со сверточной нейронной сетью, необходимой для анализа фотографий растений.The operation of the device is controlled by an on-board computer (not shown) located inside the frame of the device. The on-board computer is the main control device for managing all working units of the device. The on-board computer, running on the Robot Operating System framework (ROS - "operating system for robots"; URL: https://www.ros.org/, accessed: 01.02.2023), has a graphics processor with a convolutional neural network, which is necessary for analyzing plant photographs.
Система управляющей электроники устройства основана на следующих компонентах:The control electronics system of the device is based on the following components:
1) внутри бортового компьютера установлена вычислительная плата Nvidia Jetson, на высоком уровне распознающая 3D-объекты в ходе движения устройства. В паре с графическим процессором GPU (graphics processing unit) вычислительная плата обрабатывает до 40 кадров в секунду;1) the onboard computer is equipped with an Nvidia Jetson computing board, which can recognize 3D objects at a high level while the device is moving. Together with the GPU (graphics processing unit), the computing board processes up to 40 frames per second;
2) сканирующий лидар 13, используемый для измерения расстояний при перемещениях устройства. Сканирующий лидар 13 способен распознавать объекты на большой дальности - до 100 м. Обеспечивает до 1000 измерений в секунду. Если какое-либо препятствие попадает в поле зрения радиодальномера сканирующего лидара 13 на расстоянии 1 м, то он подает команду на экстренную остановку устройства;2) scanning lidar 13, used to measure distances when the device is moving. Scanning lidar 13 is capable of recognizing objects at a long distance - up to 100 m. Provides up to 1000 measurements per second. If any obstacle enters the field of view of the radio range finder of scanning lidar 13 at a distance of 1 m, it gives a command for an emergency stop of the device;
3) местоположение устройства отслеживается при помощи акселерометра (прибора измеряющего изменения положения устройства в пространстве, определяющего направление, степень, скорость отклонения устройства), гироскопа (прибора, измеряющего угловую скорость и изменение ориентации устройства в пространстве) и магнитометра (датчика, оценивающего магнитное поле Земли, используя магнитосопротивление, причем ориентация устройства сопоставляется с северным магнитным полюсом). Устройство ориентируется на поле с помощью высокоточной ГЛОНАСС-навигации, с применением фазовых измерений RTK (Real Time Kinematic - «кинематика реального времени»). Эта система обеспечивает точность позиционирования устройства до 2 см, выдавая плановые координаты и высоты точек местности с помощью спутниковой системы навигации, посредством получения поправок с базовой станции, принимаемых аппаратурой пользователя во время съемки, от базовой станции.3) the location of the device is tracked using an accelerometer (a device that measures changes in the position of the device in space, determining the direction, degree, and speed of deviation of the device), a gyroscope (a device that measures the angular velocity and change in orientation of the device in space) and a magnetometer (a sensor that evaluates the Earth's magnetic field using magnetoresistance, with the orientation of the device being compared with the north magnetic pole). The device is oriented to the field using high-precision GLONASS navigation, using RTK (Real Time Kinematic) phase measurements. This system ensures the accuracy of positioning the device up to 2 cm, providing planned coordinates and elevations of terrain points using a satellite navigation system, by receiving corrections from the base station, received by the user's equipment during shooting, from the base station.
Устройство может функционировать как в автономном режиме, так и под управлением оператора в реальном времени.The device can operate both in autonomous mode and under operator control in real time.
В отличие от прототипа, характеризующемся низким уровнем автоматизации сопутствующих процессов работы, в предлагаемой полезной модели автоматизированы сопутствующие процессы работы, а именно автоматизирован процесс очистки колес, благодаря чему устройство будет работать без вынужденных остановок, суспензия будет сохраняться долгое время на протяжении всего запланированного времени обработки. Это позволит значительно снизить трудозатраты и упростить процесс подачи энтомофагов.Unlike the prototype, which is characterized by a low level of automation of related work processes, in the proposed utility model, related work processes are automated, namely, the wheel cleaning process is automated, due to which the device will work without forced stops, the suspension will be preserved for a long time throughout the planned processing time. This will significantly reduce labor costs and simplify the process of feeding entomophages.
Распылители могут быть выполнены из нержавеющей стали, а также могут быть снабжены клапаном, регулирующим диаметр раскрытия. Это будет способствовать повышению качества подачи энтомофагов, снижению трудозатрат и упрощению процесса подачи энтомофагов.Sprayers can be made of stainless steel and can also be equipped with a valve that regulates the opening diameter. This will improve the quality of entomophage supply, reduce labor costs and simplify the entomophage supply process.
Блок управления может быть выполнен с возможностью подачи команды на запуск круговых вращательных движений щетки, реализуемых посредством двигателя и шарнира, играющего роль точки опоры рукоятки щетки. При этом наконечник щетки может быть покрыт жесткой щетиной, изготовленной из синтетических волокон, например, полипропилена или полиамида. Это будет способствовать повышению автоматизации процесса подачи энтомофагов и, соответственно, снижению трудозатрат и упрощению процесса подачи энтомофагов.The control unit can be designed with the ability to send a command to start the circular rotational movements of the brush, implemented by means of a motor and a hinge that plays the role of a support point for the brush handle. In this case, the tip of the brush can be covered with a hard bristle made of synthetic fibers, such as polypropylene or polyamide. This will help to increase the automation of the entomophage feeding process and, accordingly, reduce labor costs and simplify the entomophage feeding process.
Заявляемое устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.
1. Для подготовки устройства к работе аккумулятор устройства заряжают, загружают в бортовой компьютер электронную карту-задание с программным алгоритмом, где указаны расстояния, которые нужно проезжать устройству вдоль междурядий на поле. Затем транспортируют устройство до края поля, заливают в резервуар 5 суспензию с яйцами энтомофагов 17, закрывают крышку резервуара, активируют бортовой компьютер и ложку для автоматического размешивания суспензии 14. Вдоль междурядий, где будет проезжать устройство, на колышках протягивают трос. Вдоль троса через каждые 5-7 метров ставят инфракрасные датчики, снабженные энкодером. Инфракрасные датчики и энкодеры посылают сигналы на бортовой компьютер устройства, чтобы последний регулировал движение устройства так, чтобы не отклоняться от троса. Устройство стартует, соблюдая при этом курс вдоль троса, не отклоняясь вправо или влево от троса на критическую дистанцию, задаваемую пользователем в программу бортового компьютера.1. To prepare the device for operation, the battery of the device is charged, an electronic task map with a software algorithm is loaded into the on-board computer, where the distances that the device must travel along the row spacing in the field are indicated. Then the device is transported to the edge of the field, a suspension with entomophage eggs 17 is poured into the tank 5, the tank lid is closed, the on-board computer and the spoon for automatic mixing of the suspension 14 are activated. A cable is pulled along the row spacing where the device will travel on pegs. Infrared sensors equipped with an encoder are placed along the cable every 5-7 meters. Infrared sensors and encoders send signals to the on-board computer of the device so that the latter regulates the movement of the device so as not to deviate from the cable. The device starts, maintaining a course along the cable, without deviating to the right or left of the cable by a critical distance specified by the user in the on-board computer program.
2. Устройство проезжает над кустами картофеля и сканирует их с помощью HD-камеры 9 и анализирует при помощи сверточной нейронной сети, установленной на бортовой компьютер. Как только сверточная нейронная сеть обнаруживает очаг распространения насекомых-вредителей, то направляет фотографии с помощью GSM-модема на бортовой компьютер. Изображения растений с HD-камеры 9 устройства поступают в бортовой компьютер, где пропускаются через детектор, выясняющий наличие/отсутствие насекомых-вредителей на поле.2. The device passes over the potato bushes and scans them using the HD camera 9 and analyzes them using the convolutional neural network installed on the on-board computer. As soon as the convolutional neural network detects a source of insect pests, it sends photos via a GSM modem to the on-board computer. Images of plants from the HD camera 9 of the device are sent to the on-board computer, where they are passed through a detector that determines the presence/absence of insect pests in the field.
3. Пользователь устройства получает от бортового компьютера информацию о местонахождении очага распространения насекомых-вредителей, например, в виде сообщения в чат-бот мессенджера. Бортовой компьютер хранит информацию об участках поля, где сосредоточено большое число насекомых-вредителей.3. The user of the device receives information about the location of the outbreak of insect pests from the on-board computer, for example, in the form of a message in the messenger chat bot. The on-board computer stores information about the areas of the field where a large number of insect pests are concentrated.
4. Получив информацию о месторасположении очага распространения насекомых4. Having received information about the location of the outbreak of insects
- вредителей, устройство может опрыскивать не все поле целиком, а лишь ту его часть, где обнаружены эти насекомые. Более высокие дозы суспензии с яйцами энтомофагов 17 вносятся в те участки поля, где обнаружены скопления большого числа насекомых-вредителей. В результате достигается адресность внесения суспензии с яйцами энтомофагов 17. В местах обнаружения насекомых-вредителей бортовой компьютер подает команду на полное раскрытие клапанов в распылителях 10, чтобы доза внесения суспензии стала максимальной. При проезде устройства по междурядью, вдоль которого не выявлено зараженных растений, клапан распылителей 10 остается в полузакрытом положении, сокращая дозу внесения суспензии с яйцами энтомофагов 17. За счет изменения диаметра отверстий в распылителях 10 достигается экономия суспензии с яйцами энтомофагов 17.- pests, the device can spray not the entire field, but only that part of it where these insects are detected. Higher doses of the suspension with entomophage eggs 17 are introduced into those parts of the field where accumulations of a large number of insect pests are detected. As a result, targeted application of the suspension with entomophage eggs 17 is achieved. In places where insect pests are detected, the on-board computer gives a command to fully open the valves in the sprayers 10 so that the application dose of the suspension becomes maximum. When the device passes between rows along which no infected plants are detected, the valve of the sprayers 10 remains in a semi-closed position, reducing the application dose of the suspension with entomophage eggs 17. By changing the diameter of the holes in the sprayers 10, savings in the suspension with entomophage eggs 17 are achieved.
5. Опрыскивание происходит путем нагнетания водяным насосом 18 суспензии с яйцами энтомофагов 17 из резервуара 5 в штангу 4, а из штанги - в распылители 10, из которых разбрызгивается суспензия 17. Ложка 14 непрерывно размешивает суспензию с яйцами энтомофагов 17 в резервуаре 5, обеспечивая ее равномерную концентрацию. Для обеспечения дифференцированного внесения суспензии с яйцами энтомофагов 17 в сельскохозяйственные культуры сверточная нейронная сеть, детектировав очаги распространения насекомых-вредителей на поле, подает команду на бортовой компьютер, чтобы тот адресовал сигнал на открытие клапана в распылителях 10. Водяной насос 18 непрерывно создает давление в блоке опрыскивания. После получения команды от бортового компьютера, клапаны распылителей открываются, и из них разбрызгивается суспензия с яйцами энтомофагов 17.5. Spraying is performed by pumping a suspension with entomophage eggs 17 from a reservoir 5 into a boom 4 with a water pump 18, and from the boom into the sprayers 10, from which the suspension 17 is sprayed. The spoon 14 continuously stirs the suspension with entomophage eggs 17 in the reservoir 5, ensuring its uniform concentration. In order to ensure differentiated application of the suspension with entomophage eggs 17 to agricultural crops, the convolutional neural network, having detected the foci of insect pests in the field, sends a command to the on-board computer so that it addresses a signal to open the valve in the sprayers 10. The water pump 18 continuously creates pressure in the spraying unit. After receiving a command from the on-board computer, the sprayer valves open, and the suspension with entomophage eggs 17 is sprayed from them.
6. После прохождения устройством каждого междурядья бортовой компьютер активирует щетку 3, которая, вращаясь на 360° вокруг точки опоры, очищает колеса 2 от комьев земли и грязи.6. After the device passes each row, the on-board computer activates brush 3, which, rotating 360° around the support point, cleans wheels 2 from clods of earth and dirt.
7. Датчик уровня жидкости 16 в резервуаре 5 подает сигнал о сниженном уровне на бортовой компьютер, который возвращает устройство в стартовую позицию или в конкретно обозначенное человеком место на краю поля. Резервуар 3 заполняют суспензией с яйцами энтомофагов 17, в случае необходимости заряжают аккумулятор от электросети и продолжают обработку поля. Когда заряд аккумулятора заканчивается, блок управления активирует бензиновый генератор, который подпитывает аккумулятор, позволяя устройству доехать до края поля. Оттуда человек может транспортировать устройство к месту для подзарядки аккумулятора.7. The liquid level sensor 16 in the tank 5 sends a signal about the low level to the on-board computer, which returns the device to the starting position or to a place specifically designated by a person at the edge of the field. The tank 3 is filled with a suspension of entomophage eggs 17, if necessary, the battery is charged from the power grid and the field is processed further. When the battery charge runs out, the control unit activates the gasoline generator, which feeds the battery, allowing the device to reach the edge of the field. From there, a person can transport the device to a place to recharge the battery.
Несмотря на то, что примерный вариант осуществления был подробно описан, следует понимать, что он является лишь иллюстративным и не предназначен ограничивать более широкий вариант, и что данная полезная модель не должна ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.While an exemplary embodiment has been described in detail, it should be understood that it is illustrative only and is not intended to limit the broader embodiment, and that the present utility model should not be limited to the specific arrangements and structures shown and described, since various other modifications may be apparent to those skilled in the art.
Следовательно, заявляемая полезная модель позволяет обеспечить технический результат, заключающийся в снижении трудозатрат и упрощении процесса подачи энтомофагов за счет автоматизации процессов, сопутствующих подаче энтомофагов.Consequently, the claimed utility model allows for a technical result consisting in reducing labor costs and simplifying the process of feeding entomophages by automating the processes associated with feeding entomophages.
Claims (10)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU236746U1 true RU236746U1 (en) | 2025-08-19 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU978804A1 (en) * | 1980-09-24 | 1982-12-07 | Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений | Entomophag spreader |
| RU2038782C1 (en) * | 1991-03-13 | 1995-07-09 | Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений | Method and device for infecting plant pests with entomophag |
| RU2237405C1 (en) * | 2003-12-10 | 2004-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения им. В.П. Горячкина" | Apparatus for settlement of entomophages |
| RU182835U1 (en) * | 2018-01-26 | 2018-09-04 | Артем Станиславович Дроздев | DEVICE FOR DOSED FEEDING OF ENTOMOPHAGES |
| RU2695490C2 (en) * | 2017-11-02 | 2019-07-23 | Илья Геннадьевич Прокудин | Method of agricultural lands monitoring |
| WO2022061156A1 (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-24 | Provivi, Inc. | Compositions and methods for entomophagous insect-mediated protection of plants from insect pests utilizing heterologous pheromones |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU978804A1 (en) * | 1980-09-24 | 1982-12-07 | Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений | Entomophag spreader |
| RU2038782C1 (en) * | 1991-03-13 | 1995-07-09 | Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений | Method and device for infecting plant pests with entomophag |
| RU2237405C1 (en) * | 2003-12-10 | 2004-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения им. В.П. Горячкина" | Apparatus for settlement of entomophages |
| RU2695490C2 (en) * | 2017-11-02 | 2019-07-23 | Илья Геннадьевич Прокудин | Method of agricultural lands monitoring |
| RU182835U1 (en) * | 2018-01-26 | 2018-09-04 | Артем Станиславович Дроздев | DEVICE FOR DOSED FEEDING OF ENTOMOPHAGES |
| WO2022061156A1 (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-24 | Provivi, Inc. | Compositions and methods for entomophagous insect-mediated protection of plants from insect pests utilizing heterologous pheromones |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11147257B2 (en) | Software process for tending crops using a UAV | |
| Jin et al. | Development status and trend of agricultural robot technology | |
| US11337354B2 (en) | Automatic target recognition and management system | |
| Bergerman et al. | Robotics in agriculture and forestry | |
| US9622398B2 (en) | Robotic gantry bridge for farming | |
| EP3229577B1 (en) | Automatic target recognition and dispensing system | |
| JP2022521806A (en) | Systems and methods for field treatment and monitoring | |
| US11083129B2 (en) | Rotational tube material spreading device | |
| Vikram | Agricultural Robot–A pesticide spraying device | |
| Goričanec et al. | Heterogeneous autonomous robotic system in viticulture and mariculture-project overview | |
| Bogue | Robots addressing agricultural labour shortages and environmental issues | |
| RU236746U1 (en) | DEVICE FOR FEEDING ENTOMOPHAGES | |
| RU236689U1 (en) | DEVICE FOR FEEDING ENTOMOPHAGES | |
| RU236742U1 (en) | DEVICE FOR FEEDING ENTOMOPHAGES | |
| RU236130U1 (en) | DEVICE FOR FEEDING ENTOMOPHAGES | |
| Bykov | World trends in the creation of robots for spraying crops | |
| RU2852284C1 (en) | Device for feeding entomophags | |
| RU2852298C1 (en) | Method for feeding entomophages | |
| Kiktev et al. | Smart solutions in agricultural robotics | |
| Karkee et al. | 10 Automation of Pesticide Application Systems | |
| AU2021106981A4 (en) | A smart agriculture system with farm and water bodies managing robotic assembly using machine learning. | |
| Thamaraiselvan et al. | Lidar-based navigation rover for fields with smart pest sprayer using machine vision | |
| Kalaichelvi et al. | Improving drone technology performance in crop fertilization | |
| JP2023131582A (en) | Spraying device | |
| Balafoutis et al. | Advanced crop protection techniques and technologies |