RU153715U1 - ROBOTIC DEVICE FOR FIGURE FORMING OF GREEN PLANTS AND MOWING LAWNS - Google Patents
ROBOTIC DEVICE FOR FIGURE FORMING OF GREEN PLANTS AND MOWING LAWNS Download PDFInfo
- Publication number
- RU153715U1 RU153715U1 RU2014150764/13U RU2014150764U RU153715U1 RU 153715 U1 RU153715 U1 RU 153715U1 RU 2014150764/13 U RU2014150764/13 U RU 2014150764/13U RU 2014150764 U RU2014150764 U RU 2014150764U RU 153715 U1 RU153715 U1 RU 153715U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- manipulator
- robotic device
- adapter
- mobile chassis
- module
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Harvester Elements (AREA)
Abstract
1. Роботизированное устройство для формообразования зеленых насаждений, включающее:мобильное шасси,установленный на нем манипулятор с адаптером рабочих инструментов,модуль позиционирования имодуль управления,отличающееся тем, что дополнительно содержит позиционируемый адаптер манипулятора и модуль хранения рабочих инструментов,при этом позиционируемый адаптер манипулятора снабжен механизмом перемещения основания манипулятора в горизонтальной и вертикальной плоскостях по командам модуля управления и выполнен с возможностью электромеханического соединения основания манипулятора с мобильным шасси и передачи управляющих воздействий для функционирования манипулятора.2. Роботизированное устройство по п. 1, отличающееся тем, что модуль хранения рабочих инструментов установлен на мобильном шасси или позиционируемом адаптере манипулятора и содержит рабочие инструменты, снабженные средствами для установки, совместимыми с адаптером рабочих инструментов манипулятора.3. Роботизированное устройство по п. 2, отличающееся тем, что модуль хранения рабочих инструментов включает триммер для стрижки газонов.4. Роботизированное устройство по п. 2, отличающееся тем, что модуль хранения рабочих инструментов включает садовые ножницы, секатор, сучкорез и пилу.5. Роботизированное устройство по п. 2, отличающееся тем, что модуль хранения рабочих инструментов включает инструмент для колки льда.6. Роботизированное устройство по п. 2, отличающееся тем, что модуль хранения рабочих инструментов включает по крайней мере один датчик для сканирования объекта формообразования, например, лазерный и/или ультразвуковой датчик, �1. A robotic device for shaping green spaces, including: a mobile chassis mounted on it a manipulator with an adapter for working tools, a positioning module and a control module, characterized in that it further comprises a positioned adapter for the manipulator and a storage module for working tools, while the positioned adapter of the manipulator is equipped with a mechanism moving the base of the manipulator in horizontal and vertical planes according to the commands of the control module and is made with the possibility of ele ctromechanical connection of the base of the manipulator with the mobile chassis and transmission of control actions for the operation of the manipulator. 2. A robotic device according to claim 1, characterized in that the working tool storage module is mounted on a mobile chassis or a positioned adapter of the manipulator and contains working tools equipped with installation tools compatible with the adapter of the working tools of the manipulator. 3. The robotic device according to claim 2, characterized in that the storage module for working tools includes a trimmer for mowing lawns. 4. The robotic device according to claim 2, characterized in that the working tool storage module includes clippers, pruners, shears, delimbers and saws. 5. The robotic device according to claim 2, characterized in that the working tool storage module includes an ice breaking tool. The robotic device according to claim 2, characterized in that the working tool storage module includes at least one sensor for scanning a shaping object, for example, a laser and / or ultrasonic sensor,
Description
ОБЛАСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИAREA OF USEFUL MODEL
Полезная модель относится к области садоводства и растениеводства и может быть использована для обрезки и фигурной стрижки как групп деревьев и кустарников - фруктовых и декоративных, цветов, живых изгородей, так и одиночно стоящих, с учетом перспектив их роста. Полезная модель может быть с успехом использована для стрижки газонов, разметки участка специальными маркерами и/или колышками под посадку саженцев, посадки саженцев, формирования фигур из льда, а также для ухода за садом (для раскалывания и уборки льда и снега).The utility model relates to the field of horticulture and crop production and can be used for trimming and curling both groups of trees and shrubs - fruit and ornamental, flowers, hedges, and solitary standing, taking into account the prospects for their growth. The utility model can be successfully used for mowing lawns, marking the site with special markers and / or pegs for planting seedlings, planting seedlings, forming figures from ice, as well as for gardening (for breaking and removing ice and snow).
Полезная модель может быть использована в области топиарного искусства для создания топиарных фигур.The utility model can be used in the field of topiary art to create topiary figures.
В настоящее время топиарное искусство, известное с древних времен и возрождавшееся в эпоху Ренессанса, получает большую популярность. Созданию ландшафтного стиля придается все большее значение. Разрабатываются новые способы и технологии формирования кроны.Currently, topiary art, known since ancient times and revived in the Renaissance, is gaining great popularity. Creating landscape style is becoming increasingly important. New methods and technologies for crown formation are being developed.
Однако процесс создания топиарных фигур является кропотливым и трудоемким. Растения формируются постепенно, затем эти формы поддерживают в течение многих лет постоянными стрижками, что требует больших трудозатрат квалифицированных специалистов.However, the process of creating topiary figures is painstaking and time-consuming. Plants are formed gradually, then these forms are maintained for many years by constant haircuts, which requires a lot of labor of qualified specialists.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
До настоящего времени фигурная обрезка растений осуществлялась вручную, а формы и методы формирования крон определялись опытом и квалификацией садовника. Объемы топиарных работ, поэтому ограничивались небольшими композициями или отдельными растениями.Until now, the figured pruning of plants was carried out manually, and the forms and methods of forming crowns were determined by the experience and qualification of the gardener. The volume of topiary work, therefore, was limited to small compositions or individual plants.
Отсутствовали автоматизированные или роботизированные средства, которые можно было бы использовать для создания ландшафтных композиций в больших садах и парках.There were no automated or robotic tools that could be used to create landscape compositions in large gardens and parks.
В уровне техники имеется лишь информация о специализированных роботизированных устройствах для обрезки плодовых растений и цветов, которые работают только с определенными видами объектов - фруктовыми деревьями и цветущими кустарниками - с целью удаления лишних веток и формирования кроны.In the prior art there is only information about specialized robotic devices for pruning fruit plants and flowers that work only with certain types of objects - fruit trees and flowering shrubs - in order to remove excess branches and form a crown.
Так, в опубликованной заявке US 2012096823 раскрыто робототехническое устройство для обрезки плодовых деревьев и сборки фруктов, включающее мобильное шасси с платформой, установленные на платформе многочисленные специализированные манипуляторы с инструментами для обрезки веток и захватывания плодов, модуль управления, систему позиционирования. Недостатком известного решения является его узкое назначение - для ухода за плодовыми деревьями, возможность работы с объектами ограниченного размера, невозможность перенастройки для выполнения иных функций, сложность, большие размеры, неприемлемые для работы с миниатюрными объектами и в загущенных садах.So, in the published application US 2012096823 a robotic device for pruning fruit trees and assembling fruits is disclosed, including a mobile chassis with a platform, numerous specialized manipulators with tools for pruning and grabbing fruit, a control module, and a positioning system mounted on the platform. A disadvantage of the known solution is its narrow purpose - to care for fruit trees, the ability to work with objects of limited size, the impossibility of reconfiguration to perform other functions, complexity, large sizes, unacceptable for working with miniature objects and in dense gardens.
В публикации CN 103749163 раскрыт гуманоидный садовый робот для стрижки цветов и деревьев. Робот характеризуется тем, что включает человекоподобные конечности, систему двухсторонней связи человек-машина, навигационную систему и 3D систему визуализации, в котором гуманоидные конечности, система двухсторонней связи человек-машина, навигационная система и 3D система визуализации соответственно и независимо связаны и выполняют двунаправленную передачу данных с модулем обработки данных. Садовый робот обеспечивает автоматизацию и эффективность обрезки цветов и деревьев. Однако он имеет невысокую производительность и может работать только с небольшими растениями. Операции по замене инструментов могут проводиться только в режиме ручного управления. Робот не приспособлен для работы на больших участках.CN 103749163 discloses a humanoid garden robot for cutting flowers and trees. The robot is characterized in that it includes humanoid limbs, a two-way human-machine communication system, a navigation system and a 3D visualization system in which humanoid limbs, a two-way human-machine communication system, a navigation system and a 3D visualization system are respectively and independently connected and perform bi-directional data transmission with data processing module. A garden robot provides automation and efficiency for pruning flowers and trees. However, it has a low productivity and can only work with small plants. Instrument replacement operations can only be performed in manual control mode. The robot is not adapted to work in large areas.
В патентном документе EP 0786201 раскрыто роботизированное устройство для стрижки деревьев, включающее мобильное шасси, перемещаемое в режиме полного автодвижения или с помощью трактора, многозвенный манипулятор с рабочим режущим инструментом на конце, дистанционные средства управления и позиционирования. Это устройство выполняет единственную операцию обрезки по заданной траектории, не может перенастраиваться, имеет небольшую зону действия и позволяет обрабатывать деревья ограниченной высоты.Patent document EP 0786201 discloses a robotic device for cutting trees, including a mobile chassis that can be moved in full auto mode or with a tractor, a multi-link manipulator with a working cutting tool at the end, remote control and positioning tools. This device performs a single pruning operation along a given path, cannot be reconfigured, has a small coverage area and allows you to process trees of limited height.
Выполнение топиарных работ известным устройствам по существу недоступно.Performing topiary work with known devices is essentially unavailable.
Таким образом, в настоящее время имеется потребность в создании универсального роботизированного устройства, работающего в полностью автоматическом режиме или под управлением оператора, применимого для широкого круга задач по фигурному формообразованию растений различной высоты и имеющих различную структуру древесной и зеленой массы.Thus, at present, there is a need to create a universal robotic device operating in a fully automatic mode or under the control of an operator, applicable for a wide range of tasks in the shape shaping of plants of different heights and having different structures of wood and green mass.
В качестве ближайшего для заявленной полезной модели принято устройство по патентному документу EР 0786201.As the closest to the claimed utility model adopted device according to patent document EP 0786201.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИDISCLOSURE OF A USEFUL MODEL
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в обеспечении получения геометрически сложных форм зеленых насаждений, недостижимых с использованием традиционных методов художественной обработки, в полностью автоматическом режиме с высокой производительностью, точностью и минимальным участием оператора.The problem the utility model aims to solve is to ensure the obtaining of geometrically complex forms of green spaces, unattainable using traditional methods of artistic processing, in a fully automatic mode with high productivity, accuracy and minimal operator involvement.
Технический результат, который достигается полезной моделью, состоит в обеспечении формообразования растений широкого диапазона размеров, конфигураций и имеющих разную структуру зеленой и древесной массы.The technical result, which is achieved by a useful model, is to ensure the formation of plants of a wide range of sizes, configurations and having a different structure of green and wood pulp.
Дополнительный технический результат состоит в обеспечении полностью автоматической обработки растений с высокой производительностью и минимальным участием оператора.An additional technical result is the provision of fully automatic processing of plants with high productivity and minimal operator involvement.
Дополнительный технический результат состоит в расширении функциональных возможностей.An additional technical result consists in expanding the functionality.
Еще один дополнительный технический результат заключается в обеспечении комплексной и автоматической обработки больших территорий с разнообразной растительностью.Another additional technical result is the provision of integrated and automatic processing of large areas with diverse vegetation.
Дополнительный технический результат заключается в возможности обработки с учетом прогнозируемого роста растений.An additional technical result consists in the possibility of processing taking into account the predicted plant growth.
Дополнительный технический результат заключается в повышение точности формообразования.An additional technical result is to increase the accuracy of shaping.
Еще один дополнительный технический результат заключается в повышении удобства обслуживания.Another additional technical result is to increase the ease of maintenance.
Технический результат достигается за счет того, что роботизированное устройство для формообразования зеленых насаждений, включающее мобильное шасси, установленный на нем манипулятор с адаптером рабочих инструментов, модуль позиционирования и модуль управления, дополнительно содержит позиционируемый адаптер манипулятора и модуль хранения рабочих инструментов, при этом позиционируемый адаптер манипулятора снабжен механизмом перемещения основания манипулятора в горизонтальной и вертикальной плоскостях по командам модуля управления и выполнен с возможностью электромеханического соединения основания манипулятора с мобильным шасси и передачи управляющих воздействий для функционирования манипулятора.The technical result is achieved due to the fact that the robotic device for shaping green spaces, including a mobile chassis, a mounted manipulator with an adapter for working tools, a positioning module and a control module, additionally contains a positioned adapter for the manipulator and a storage module for working tools, while the positioned adapter for the manipulator equipped with a mechanism for moving the manipulator base in horizontal and vertical planes according to the commands of the module I adapted to the electromechanical connection with a mobile manipulator base chassis and transmission control actions for the operation of the manipulator.
Обеспечение полностью автоматической обработки растений достигается за счет того, что модуль хранения рабочих инструментов установлен на мобильном шасси и содержит садовые инструменты, снабженные средствами для установки, совместимыми с адаптером рабочих инструментов манипулятора.Providing fully automatic processing of plants is achieved due to the fact that the storage module for working tools is installed on a mobile chassis and contains garden tools equipped with installation tools compatible with the adapter of the working tools of the manipulator.
Расширение функциональных возможностей достигается за счет того, что модуль хранения рабочих инструментов включает триммер для стрижки газона, садовые ножницы, секатор, сучкорез и пилу, а также инструмент для колки льда.The expansion of functionality is achieved due to the fact that the storage module for working tools includes a trimmer for mowing the lawn, garden shears, pruning shears, delimbers and saws, as well as tools for chopping ice.
Возможность обработки растений с учетом прогнозируемого их роста, а также повышение точности соответствия заданному образу растения обеспечивается наличием в устройстве датчиков для сканирования объекта формообразования, например, лазерного и/или ультразвукового датчиков, соединенных с модулем управления, а также за счет того, что модуль управления включает блок памяти с набором программ формообразования, моделей рабочего участка, баз данных описателей произрастающих на рабочем участке зеленых насаждений и работ по заданному моделью формообразованию зеленых насаждений.The ability to process plants taking into account their predicted growth, as well as improving the accuracy of matching a given plant image is ensured by the presence of sensors in the device for scanning a shaping object, for example, laser and / or ultrasonic sensors connected to the control module, as well as due to the fact that the control module includes a memory block with a set of shaping programs, models of the work area, databases of descriptors of green spaces growing on the work area, and works on a given model th forming green spaces.
Удобство обслуживания обеспечивается тем, что все модули устройства установлены на платформе с возможностью съема и замены, а также наличия в устройстве заменяемого модуля электропитания.Ease of maintenance is ensured by the fact that all modules of the device are installed on the platform with the possibility of removal and replacement, as well as the presence of a replaceable power supply module in the device.
Обеспечение комплексной и автоматической обработки больших территорий с разнообразной растительностью обеспечивается тем, что модуль позиционирования включает систему ближнего радиолокационного действия, лазерную систему измерения расстояния, инерциальную систему и систему технического зрения, связанные с возможностью комплексирования информации для определения местоположения роботизированного устройства в пространстве рабочего участка.Comprehensive and automatic processing of large areas with diverse vegetation is ensured by the fact that the positioning module includes a short-range radar system, a laser distance measuring system, an inertial system and a technical vision system related to the ability to combine information to determine the location of a robotic device in the space of a work area.
Модуль позиционирования и модуль управления установлены на мобильном шасси, при этом модуль позиционирования связан с модулем управления, а модуль управления через позиционируемый адаптер связан с системой приводов манипулятора и приводом мобильного шасси.The positioning module and the control module are installed on the mobile chassis, while the positioning module is connected to the control module, and the control module is connected via the positioned adapter to the manipulator drive system and the mobile chassis drive.
К отличительным от ближайшего аналога признакам роботизированного устройства для фигурного формообразования зеленых насаждений и стрижки газонов относятся следующие:The distinctive features of the closest analogue of a robotic device for curly shaping of green spaces and lawn mowing include the following:
наличие позиционируемого адаптера манипулятора и модуля хранения рабочих инструментов,the presence of a positioned adapter for the manipulator and a storage module for working tools,
позиционируемый адаптер манипулятора снабжен механизмом перемещения основания манипулятора в горизонтальной и вертикальной плоскостях по командам модуля управления и выполнен с возможностью электромеханического соединения основания манипулятора с мобильным шасси и передачи управляющих воздействий для функционирования манипулятора.the positioned adapter of the manipulator is equipped with a mechanism for moving the base of the manipulator in horizontal and vertical planes according to the commands of the control module and is configured to electromechanically connect the base of the manipulator to the mobile chassis and transmit control actions for the operation of the manipulator.
модуль хранения рабочих инструментов установлен на мобильном шасси и содержит садовые инструменты, снабженные средствами для установки, совместимыми с адаптером рабочих инструментов манипулятора,the tool storage module is mounted on a mobile chassis and contains garden tools equipped with installation tools compatible with the manipulator tool adapter,
модуль хранения рабочих инструментов включает триммер для стрижки газон,the tool storage module includes a lawn trimmer,
модуль хранения рабочих инструментов включает инструмент для колки льда,the tool storage module includes an ice picking tool,
адаптер рабочих инструментов манипулятора включает по крайней мере один датчик для сканирования объекта формообразования, например, лазерный и/или ультразвуковой датчик, соединенные с модулем управления,the adapter of the manipulator’s working tools includes at least one sensor for scanning the shaping object, for example, a laser and / or ultrasonic sensor connected to the control module,
модуль управления включает блок памяти с набором программ формообразования, моделей рабочего участка, баз данных описателей произрастающих на рабочем участке зеленых насаждений и работ по заданному моделью формообразованию зеленых насаждений,the control module includes a memory block with a set of shaping programs, models of the work area, databases of descriptors of green spaces growing on the work area, and works on the specified form of forming green spaces,
модули установлены на платформе с возможностью съема и замены,modules are installed on the platform with the possibility of removal and replacement,
модуль позиционирования включает систему ближнего радиолокационного действия, лазерную систему измерения расстояния, инерциальную систему и систему технического зрения, связанные с возможностью комплексирования информации для определения местоположения роботизированного устройства в пространстве рабочего участка, включен заменяемый модуль электропитания,the positioning module includes a short-range radar system, a laser distance measuring system, an inertial system and a technical vision system related to the ability to aggregate information to determine the location of a robotic device in the space of a work area, a replaceable power supply module is included,
модуль позиционирования и модуль управления установлены на мобильном шасси, связаны между собой, а модуль управления связан также с манипулятором через позиционируемый адаптер манипулятора.the positioning module and the control module are installed on the mobile chassis, interconnected, and the control module is also connected to the manipulator through the positioned adapter of the manipulator.
При описании роботизированного устройства используются следующие термины и определения:When describing a robotic device, the following terms and definitions are used:
Формообразование - придание заданной формы объекту (подрезание).Forming - giving a given shape to an object (trimming).
Позиционирование - перемещение объекта с заданной ориентацией в точку с заданными координатами.Positioning - moving an object with a given orientation to a point with specified coordinates.
Рабочий инструмент, инструмент - оборудование, предназначенное для выполнения воздействия на объект обработки, либо его исследования. К инструментам относятся различные режущие инструменты, триммеры для стрижки газонов, датчики для сканирования формы растений.Work tool, tool - equipment designed to perform an impact on the processing object, or its research. The tools include various cutting tools, trimmers for mowing lawns, sensors for scanning the shape of plants.
Автодвижение - автономное движение роботизированного устройства на рабочем участке в одном из следующих режимов: полного автодвижения - автономного движения, при котором обеспечиваются следующие возможности: автоматическое движение в рабочие места с заданной ориентацией в соответствии с маршрутной картой; автоматическое построение траектории перемещения во время движения; автоматический объезд статических и динамических препятствий.Auto movement - autonomous movement of a robotic device at a work site in one of the following modes: full auto movement - autonomous movement, which provides the following features: automatic movement to workplaces with a given orientation in accordance with the route map; automatic construction of the trajectory of movement during movement; automatic detour of static and dynamic obstacles.
Частичное автодвижение - автономное движение, при котором обеспечиваются следующие возможности: автоматическое движение в рабочие места с заданной ориентацией без объезда препятствий в соответствии с маршрутной картой; остановка в случае возникновения препятствия на пути с последующей выдачей сигнала оператору.Partial auto-movement - autonomous movement, which provides the following features: automatic movement to workplaces with a given orientation without avoiding obstacles in accordance with the route map; stop in the event of an obstacle along the way, followed by a signal to the operator.
Ручное управление - управление, при котором движение осуществляется только по командам оператора.Manual control - control in which movement is carried out only according to operator’s commands.
Модель данных - абстрактное, самодостаточное, логическое определение объектов, операторов и прочих элементов, в совокупности составляющих способ доступа к данным, с которыми взаимодействует пользователь.A data model is an abstract, self-sufficient, logical definition of objects, operators, and other elements that together constitute a way to access the data with which the user interacts.
Адаптер рабочих инструментов - средство связи, которое обеспечивает электромеханическое соединение инструмента с манипулятором и измерительного инструмента с мобильным шасси и/или манипулятором, а также передачу управляющих воздействий, необходимых для функционирования инструментов.The adapter of working tools is a communication tool that provides the electromechanical connection of a tool with a manipulator and a measuring tool with a mobile chassis and / or manipulator, as well as the transfer of control actions necessary for the functioning of the tools.
Адаптер манипулятора - средство связи, обеспечивает электромеханическое соединение манипулятора с мобильным шасси, а также передачу управляющих воздействий, необходимых для функционирования манипулятора. Адаптер манипулятора выполнен как позиционируемый адаптер манипулятора, имеющий собственную систему позиционирования, служащую для расширения рабочей области обработки на рабочем месте. Адаптер манипулятора позволяет дополнительно перемещать манипулятор в горизонтальной и вертикальной плоскостях для расширения охватываемой рабочей области.The manipulator adapter is a communication tool that provides the electromechanical connection of the manipulator to the mobile chassis, as well as the transfer of control actions necessary for the operation of the manipulator. The adapter of the manipulator is designed as a positioned adapter of the manipulator having its own positioning system, which serves to expand the working area of processing at the workplace. The manipulator adapter allows you to additionally move the manipulator in horizontal and vertical planes to expand the covered work area.
Рабочее место - место расположения роботизированного устройства, где доступно выполнение операций инструментом.A workplace is the location of a robotic device where tool operations are available.
Рабочий участок - участок местности, содержащий все рабочие места, объекты обработки и пространство между ними.Work site - a site area containing all jobs, processing facilities and the space between them.
Объект обработки - объект, подлежащий формообразованию (растения).Processing object - an object to be shaped (plants).
Комплексирование - совместное использование данных нескольких навигационных приборов для повышения точности и достоверности определения положения роботизированного устройства.Integration - sharing data from several navigation devices to improve the accuracy and reliability of determining the position of a robotic device.
ОПИСАНИЕ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Далее сущность полезной модели и возможность достижения технического результата будут более подробно раскрыты на примере варианта конкретного выполнения роботизированного устройства для фигурного формообразования зеленых насаждений и стрижки газонов со ссылками на позиции чертежей, где:Further, the essence of the utility model and the possibility of achieving a technical result will be described in more detail using an example of a specific embodiment of a robotic device for figured shaping of green spaces and lawn mowing with links to the position of the drawings, where:
на фиг. 1 схематически изображено роботизированное устройство,in FIG. 1 schematically shows a robotic device,
на фиг. 2 представлен аксонометрический вид роботизированного устройства,in FIG. 2 is a perspective view of a robotic device,
на фиг. 3 изображена схема алгоритма работы устройства по формообразованию одного типичного объекта обработки.in FIG. 3 shows a diagram of the operation algorithm of the device for shaping one typical processing object.
На чертежах приняты следующие общие для всех фигур чертежей обозначения:In the drawings, the following designations are common for all figures of the drawings:
1 - мобильное шасси,1 - mobile chassis,
2 - манипулятор,2 - manipulator,
3 - позиционируемый адаптер манипулятора,3 - positioned adapter of the manipulator,
4 - адаптер рабочих инструментов,4 - adapter for working tools,
5 - рабочий инструмент, установленный в адаптере рабочих инструментов,5 - a working tool installed in the adapter of working tools,
6 - модуль хранения инструментов,6 - module storage tools
7 - сменные садовые инструменты и датчики, размещенные в модуле хранения инструментов.7 - replaceable garden tools and sensors located in the tool storage module.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИIMPLEMENTATION OF A USEFUL MODEL
Роботизированное устройство для формообразования зеленых насаждений упрощенно изображено на фиг. 1 и фиг. 2. Оно включает мобильное шасси 1 с установленными на нем манипулятором 2 с адаптером 4 рабочих инструментов, модулем позиционирования и модулем управления (не показаны), позиционируемым адаптером 3 манипулятора и модулем 6 хранения рабочих инструментов. Мобильное шасси 1 представляет собой самоходное транспортное средство с платформой, возможно исполнение мобильного шасси в гусеничном и колесном вариантах.A robotic device for shaping green spaces is simplified in FIG. 1 and FIG. 2. It includes a
Позиционируемый адаптер 3 манипулятора обеспечивает электромеханическое соединение манипулятора 2 с мобильным шасси 1, а также передачу управляющих воздействий, необходимых для функционирования манипулятор 2. Главная функция позиционируемого адаптера 3 - увеличение рабочей зоны манипулятора. Адаптер 3 манипулятора имеет собственную систему позиционирования, служащую для расширения рабочей области обработки на рабочем месте. Позиционируемый адаптер 3 манипулятора снабжен механизмом перемещения основания манипулятора в горизонтальной - вдоль мобильного шасси и в вертикальной плоскостях по командам модуля управления и выполнен с возможностью электромеханического соединения основания манипулятора 2 с мобильным шасси 1 и передачи управляющих воздействий от модуля управления для функционирования манипулятора 2.The positioned
Механизмом перемещения основания манипулятора может иметь различное выполнение, что очевидно для специалистов области. Например, он может быть выполнен в форме дополнительной платформы, на которой жестко закреплено основание манипулятора. Дополнительная платформа по направляющим перемещается в горизонтальной плоскости, а перемещение по вертикали обеспечивается за счет развертывания телескопической направляющей.The movement mechanism of the base of the manipulator may have a different implementation, which is obvious to specialists in the field. For example, it can be made in the form of an additional platform on which the base of the manipulator is rigidly fixed. An additional platform along the guides moves in the horizontal plane, and vertical movement is provided due to the deployment of the telescopic guide.
Привода перемещения позиционируемого адаптера 3 по осям - независимые, могут быть в электрическом и гидравлическом исполнениях. В гидравлическом исполнении для совмещения движений в различных направлениях один из золотников соответствующей рабочей секции гидрораспределителя переводится в рабочее положение одновременно, или с небольшой задержкой по времени, с золотником другой рабочей секции того же гидрораспределителя, обязательно разделенных между собой промежуточной секцией. Регулирование скоростей перемещений может быть комбинированное: изменением частоты вращения вала насоса и дросселированием рабочей жидкости в каналах гидрораспределителя. В электрическом исполнении для каждого управления перемещением возможно использование независимых электродвигателей. Управление электродвигателями осуществляется блоками управления приводом по соответствующим осям. Позиционирование адаптера происходит с заданной точностью. Управление движениями адаптера осуществляется модулем управления роботизированного устройства.The drives for moving the positioned
Модуль хранения 6 рабочих инструментов установлен на мобильном шасси и содержит сменные садовые инструменты 7, снабженные средствами для установки, совместимыми с адаптером 4 рабочих инструментов. Средства для установки могут быть выполнены в виде ответной части адаптера 4 рабочих инструментов, соединяемых с ним люеровским соединением, например. Возможны иные типы соединений, которые хорошо известны специалистам. Адаптер 4 рабочих инструментов и совместимые с ним ответные части средств для установки рабочих инструментов 7 обеспечивают электромеханическое соединение рабочего инструмента с манипулятором 2 и измерительного инструмента с мобильным шасси 1 и/или с манипулятором 2, а также передачу управляющих воздействий, необходимых для функционирования инструментов. Электрическое соединение этих средств обеспечивается через миниатюрные разъемы, установленные на совмещаемых частях. Адаптер 4 рабочих инструментов обеспечивает использование как специализированного инструмента, так и обычного ручного (использование которого обычно непосредственно осуществляется человеком) с минимальной конструктивной доработкой инструмента или без таковой.The
Модуль 6 хранения инструментов обеспечивает хранение инструментов, необходимых для проведения тех или иных операций по формообразованию объектов или измерений. Модуль хранения 6 выполнен в виде закрепленного на мобильном шасси или на позиционируемом адаптере 3 блока. В модуле 6 хранения инструментов в посадочных гнездах размещены различные сменные рабочие инструменты: триммер для стрижки газонов, садовые ножницы, секаторы, сучкорезы и пилы, а также инструменты для колки льда, разметки участка специальными маркерами и/или колышками под посадку саженцев, посадки саженцев, формирования фигур из льда. Набор инструментов не ограничен, определяется только поставленными задачами обработки участка. Кроме того, здесь же могут быть размещены лазерный и ультразвуковой датчики для сканирования объекта формообразования, соединяемые с модулем управления для передачи изображения объекта формообразования, если эти датчики выполнены сменными, а не размещены стационарно на адаптере 4 рабочих инструментов.
Благодаря наличию на мобильном шасси 1 модуля 6 хранения инструментов, роботизированное устройство может в автоматическом режиме оснащаться необходимым типом режущего инструмента, в зависимости от типа зеленых насаждений и характера работы, 2D или 3D лазерным датчиком, ультразвуковым датчиком в зависимости от поставленной задачи. Работа комплекса возможна как в автоматическом режиме, так и при непосредственном участии оператора.Due to the presence on the
Модуль управления включает блок памяти с набором программ формообразования, моделей рабочего участка, баз данных описателей произрастающих на рабочем участке зеленых насаждений, и работ по заданному моделью формообразованию зеленых насаждений. Все модули устройства установлены на платформе мобильного шасси 1 с возможностью съема и замены.The control module includes a memory block with a set of shaping programs, models of the work area, databases of descriptors of green spaces growing on the work area, and works on the set form formation of green spaces. All device modules are installed on the platform of the
Модуль позиционирования включает систему ближнего радиолокационного действия, лазерную систему измерения расстояния, инерциальную систему и систему технического зрения, связанные с возможностью комплексирования информации для определения местоположения роботизированного устройства в пространстве рабочего участка. На мобильном шасси 1 установлен заменяемый модуль электропитания, служащий для питания всех электронных и электромеханических потребителей роботизированного устройства.The positioning module includes a short-range radar system, a laser distance measuring system, an inertial system, and a vision system related to the ability to combine information to determine the location of a robotic device in the space of a work area. A replaceable power supply module is installed on the
Роботизированное устройство для формообразования зеленых насаждений работает в режиме формообразования растений в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.3.The robotic device for shaping green spaces operates in the mode of shaping plants in accordance with the algorithm shown in Fig.3.
Во-первых, с помощью модуля позиционирования определяется местоположение роботизированного устройства в пространстве. Для этого модуль позиционирования включает систему 3D позиционирования. Данная система осуществляет комплексирование информации, полученной от различных подсистем: система ближнего радиолокационного действия, лазерные системы измерения расстояния, системы технического зрения. Комплексирование информации обеспечивает сантиметровую точность определения положения комплекса в пространстве. При задачах, требующих повышенной точности, используются специальные реперные метки. На основе полученных данных при помощи специальных программных решений, запомненных в памяти модуля управления, осуществляется составление модели окружающего пространства в трех измерениях. Полученная модель данных позволяет создавать и прогнозировать формы растений, которые будут получены после цикла или спустя несколько циклов обработки, с учетом перспектив роста.Firstly, the positioning module determines the location of the robotic device in space. For this, the positioning module includes a 3D positioning system. This system integrates information received from various subsystems: a short-range radar system, laser distance measuring systems, and technical vision systems. Integration of information provides centimeter accuracy in determining the position of the complex in space. For tasks requiring increased accuracy, special benchmarks are used. Based on the data obtained using special software solutions stored in the memory of the control module, a model of the surrounding space in three dimensions is compiled. The resulting data model allows you to create and predict plant forms that will be obtained after the cycle or after several processing cycles, taking into account growth prospects.
Далее устройство в режиме полного или частичного автодвижения осуществляет перемещение к рабочему месту, где находится объект обработки. Роботизированное устройство, имеющее в адаптере 4 инструмента лазерный датчик, сканирует объект, тем самым определяя форму растения. Далее с помощью программного обеспечения, хранящего требуемый образ объекта обработки, созданный дизайнером-технологом, происходит выбор программы обработки и режущего инструмента 7, который по команде с модуля управления устанавливается манипулятором в адаптер 4 рабочих инструментов. Рабочий инструмент 7 выбирается с учетом структуры кроны объекта. По траектории, рассчитанной программой, манипулятор 2, а при необходимости манипулятор 2 и позиционируемый адаптер 3 (в случае высоких или объемных крон), осуществляет перемещение рабочего инструмента 5 для формообразования объекта. Анализ полученного результата также проводится в соответствии с программным обеспечением (сканирование результата и сравнение его с образом), как изображено на фиг. 3. В случае несоответствия полученной формы и модели подается команда на повторную обработку.Further, the device in full or partial auto-movement mode moves to the workplace where the processing object is located. A robotic device having a laser sensor in the tool adapter 4 scans an object, thereby determining the shape of the plant. Next, using software that stores the desired image of the processing object created by the designer-technologist, the processing program and the
Режим фигурной стрижки газонов. Роботизированное устройство позволяет проводить стрижку газонов в полностью автоматическом режиме с высокой производительностью, точностью и минимальным участием оператора. Роботизированное устройство позволяет выстригать с высокой точностью сложные контуры газонов, которые невозможно получить традиционными методами стрижки.Lawn mowing mode. The robotic device allows lawn mowing in a fully automatic mode with high productivity, accuracy and minimal operator involvement. The robotic device allows you to cut complex contours of lawns with high accuracy, which cannot be obtained by traditional methods of mowing.
Роботизированное устройство определяет свое местоположение в пространстве с помощью модуля позиционирования. Комплексирование информации от различных систем позиционирования обеспечивает высокую точность определения положения устройства в пространстве. При задачах, требующих повышенной точности, используются специальные реперные метки. Определив свое текущее положение с требуемой точностью, осуществив установку в адаптер 4 соответствующего выполняемой операции рабочего инструмента 5, устройство приступает к стрижке газона по траектории в соответствии с заданной программой, заложенной в модуле управления. Сканирование объекта обработки после окончания стрижки в этом случае не требуется.A robotic device determines its location in space using a positioning module. Combining information from various positioning systems provides high accuracy in determining the position of the device in space. For tasks requiring increased accuracy, special benchmarks are used. Having determined its current position with the required accuracy, having installed the corresponding working
По аналогичному сценарию производится уборка рабочей области ото льда или снега, разметка участка специальными маркерами и/или колышкими под посадку саженцев, посадка саженцев, формирование фигур из льда. Отличия заключаются в выборе инструмента и траектории движения манипулятора и/или позиционируемого адаптера, что определяется программными средствами, не являющимися предметом данной работы.According to a similar scenario, the work area is cleaned from ice or snow, the site is marked with special markers and / or pegs for planting seedlings, planting seedlings, the formation of figures from ice. The differences are in the choice of the tool and the trajectory of the manipulator and / or positioned adapter, which is determined by software that is not the subject of this work.
Роботизированное устройство может быть осуществлено с помощью известных специалистам электронных блоков, измерительных систем и датчиков, с использованием известных садовых режущих, стригущих или колющих инструментов. Части роботизированного устройства могут быть изготовлены из широко применяемых в промышленности материалов и на известном технологическом оборудовании. Поэтому раскрытое роботизированное устройство промышленно применимо.The robotic device can be implemented using electronic units known to those skilled in the art, measuring systems and sensors, using well-known garden cutting, shearing or pricking tools. Parts of the robotic device can be made of materials widely used in industry and on well-known technological equipment. Therefore, the disclosed robotic device is industrially applicable.
Полезная модель не ограничивается приведенными в описании и показанными на чертежах конкретными примерами выполнения, но может быть реализована во всех возможных видах вариантов без отступления от сущности и объема пунктов формулы.The utility model is not limited to the specific examples given in the description and shown in the drawings, but can be implemented in all possible types of options without departing from the essence and scope of the claims.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014150764/13U RU153715U1 (en) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | ROBOTIC DEVICE FOR FIGURE FORMING OF GREEN PLANTS AND MOWING LAWNS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014150764/13U RU153715U1 (en) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | ROBOTIC DEVICE FOR FIGURE FORMING OF GREEN PLANTS AND MOWING LAWNS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU153715U1 true RU153715U1 (en) | 2015-07-27 |
Family
ID=53762994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014150764/13U RU153715U1 (en) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | ROBOTIC DEVICE FOR FIGURE FORMING OF GREEN PLANTS AND MOWING LAWNS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU153715U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2623632C1 (en) * | 2016-08-22 | 2017-06-28 | Акционерное общество "Квантум Системс" | Method for processing volumetric objects |
| WO2018056858A1 (en) * | 2016-09-22 | 2018-03-29 | Акционерное общество "Квантум Системс" | Robotic system and method of automatic self-maintenance of the robotic system |
| RU222567U1 (en) * | 2023-02-05 | 2024-01-09 | Общество с ограниченной ответственностью "ТермоЛазер" | Mobile device for processing large objects |
-
2014
- 2014-12-15 RU RU2014150764/13U patent/RU153715U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2623632C1 (en) * | 2016-08-22 | 2017-06-28 | Акционерное общество "Квантум Системс" | Method for processing volumetric objects |
| WO2018056858A1 (en) * | 2016-09-22 | 2018-03-29 | Акционерное общество "Квантум Системс" | Robotic system and method of automatic self-maintenance of the robotic system |
| RU222567U1 (en) * | 2023-02-05 | 2024-01-09 | Общество с ограниченной ответственностью "ТермоЛазер" | Mobile device for processing large objects |
| RU222568U1 (en) * | 2023-02-05 | 2024-01-09 | Общество с ограниченной ответственностью "ТермоЛазер" | Mobile device for processing large objects |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2016099335A1 (en) | Robotic device for shaping greenery, and shaping method | |
| CN102613041B (en) | Grape bagging robot system based on machine vision | |
| CN109287256B (en) | Working device that can be automatically moved in an external area | |
| Van Henten et al. | An autonomous robot for harvesting cucumbers in greenhouses | |
| Kaljaca et al. | Coverage trajectory planning for a bush trimming robot arm | |
| US7854108B2 (en) | Agricultural robot system and method | |
| Ju et al. | A review on multirobot systems in agriculture | |
| US20160150739A1 (en) | Computerized learning landscaping apparatus and methods | |
| WO2015199629A1 (en) | Solar powered three-axis mobile agricultural automation | |
| CN113647262B (en) | Tree geometric shaping and trimming robot system and operation method thereof | |
| CN210695076U (en) | Intelligent trimming system based on unmanned aerial vehicle | |
| CN202890093U (en) | Grape bagging robot system based on machine vision | |
| RU153715U1 (en) | ROBOTIC DEVICE FOR FIGURE FORMING OF GREEN PLANTS AND MOWING LAWNS | |
| RU2623632C1 (en) | Method for processing volumetric objects | |
| JP2023158970A (en) | Forestry management system and forestry management method | |
| Peng et al. | Research progress of urban dual-arm humanoid grape harvesting robot | |
| Funami et al. | Development of a robotic arm for automated harvesting of asparagus | |
| RU2409931C2 (en) | Trimmer robot | |
| Kushwaha | Robotic and mechatronic application in agriculture | |
| Jørgensen et al. | Hortibot: A system design of a robotic tool carrier for high-tech plant nursing | |
| Zeng et al. | A review of the research progress of pruning robots | |
| Guri et al. | Hefty: A modular reconfigurable robot for advancing robot manipulation in agriculture | |
| Bloch et al. | Task characterization and classification for robotic manipulator optimal design in precision agriculture | |
| Davidson et al. | Recent work on robotic pruning of upright fruiting offshoot cherry systems | |
| Van Tuijl et al. | Structured design of a novel end-effector for a bush trimming robot |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20201216 |