RU225653U1 - DEVICE FOR DIFFERENTIATED APPLICATION OF FUNGICIDES AND BIOLOGICAL PRODUCTS INTO AGRICULTURAL CROPS - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к автоматизированным устройствам для выборочного внесения фунгицидов и биопрепаратов в сельскохозяйственные культуры, на основе технологий дифференцированного внесения препаратов, которые позволяют оптимизировать применение средств защиты растений, рассчитанные по специальным алгоритмам и методикам. Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в снижении расхода препаратов с повышением точности их внесения и, как следствие, качества обработки культур. Заявленный технический результат достигается тем, что устройство для внесения фунгицидов и биопрепаратов в сельскохозяйственные культуры, включающее корпус, установленный на раме, снабженной колесами с электромоторами, блок управления, источник питания и блок опрыскивания, включает линейные актуаторы, установленные в нижней части корпуса над мотор-колесами, и снабжено средством распознавания очагов поражения сельскохозяйственных культур, выполненным в виде HD-камеры, подключенной к блоку управления, который представляет собой бортовой компьютер, обеспечивающий распознавание и классификацию изображений с HD-камеры с помощью предустановленной сверточной нейронной сети. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

The utility model relates to agricultural engineering, in particular to automated devices for selective application of fungicides and biological products to agricultural crops, based on technologies for differentiated application of drugs, which allow optimizing the use of plant protection products, calculated using special algorithms and methods. The technical result achieved when using the claimed utility model is to reduce the consumption of drugs with an increase in the accuracy of their application and, as a consequence, the quality of crop processing. The claimed technical result is achieved by the fact that a device for applying fungicides and biological products to agricultural crops, including a housing mounted on a frame equipped with wheels with electric motors, a control unit, a power source and a spraying unit, includes linear actuators installed in the lower part of the housing above the motor. wheels, and is equipped with a means for recognizing crop lesions, made in the form of an HD camera connected to a control unit, which is an on-board computer that provides recognition and classification of images from an HD camera using a preinstalled convolutional neural network. 7 salary f-ly, 6 ill.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельField of technology to which the utility model relates

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к автоматизированным устройствам для выборочного внесения фунгицидов и биопрепаратов в сельскохозяйственные культуры, на основе технологий дифференцированного внесения препаратов, которые позволяют оптимизировать применение средств защиты растений, рассчитанные по специальным алгоритмам и методикам. Дозы фунгицидов и биопрепаратов вносятся на конкретный участок поля с учетом пораженности участков поля заболеваниями.The utility model relates to agricultural engineering, in particular, to automated devices for selective application of fungicides and biological products to agricultural crops, based on technologies for differentiated application of drugs, which allow optimizing the use of plant protection products, calculated using special algorithms and methods. Doses of fungicides and biological products are applied to a specific area of the field, taking into account the incidence of disease in areas of the field.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известны отдельные источники, раскрывающие конструкции роботизированных средств обработки растений. Известные решения, в основном, обеспечивают опрыскивание кустов целиком, в отличие от заявляемого устройства, обеспечивающего локальное, дифференцированное опрыскивание на основе результатов диагностики кустов.Certain sources are known from the prior art that disclose the designs of robotic plant processing tools. Known solutions mainly provide spraying of entire bushes, in contrast to the proposed device, which provides local, differentiated spraying based on the results of bush diagnostics.

Традиционно, то есть без применения технологий дифференцированного внесения, фунгициды и биопрепараты вносят в ограниченных объемах, в основном, в объеме урезанных стартовых (постоянных) доз. В итоге величина урожая определяется преимущественно погодными условиями и естественным плодородием почв и слабо зависит (или не зависит совсем) от распределения препаратов внутри конкретного поля. То же относится и к внесению других видов средств защиты растений: в случае дифференцированного внесения их вносят локально (в очаги поражения) переменными нормами, а не распределяют равномерно низкими/высокими дозами.Traditionally, that is, without the use of differentiated application technologies, fungicides and biological products are applied in limited volumes, mainly in the volume of reduced starting (constant) doses. As a result, the size of the harvest is determined primarily by weather conditions and natural soil fertility and weakly depends (or does not depend at all) on the distribution of drugs within a particular field. The same applies to the application of other types of plant protection products: in the case of differentiated application, they are applied locally (to the lesions) at variable rates, and not distributed evenly in low/high doses.

Важным аргументом для применения именно дифференцированного внесения фунгицидов и биопрепаратов также является их высокая (и постоянно растущая) стоимость и соответственно высокая удельная величина в структуре затрат сельскохозяйственных предприятий, которая доходит до 20% и более.An important argument for the use of differentiated application of fungicides and biological products is also their high (and constantly growing) cost and correspondingly high specific value in the cost structure of agricultural enterprises, which reaches 20% or more.

Другими словами, дифференцированное внесение фунгицидов и биопрепаратов позволяет обеспечить предприятиям агропромышленного комплекса более эффективное их использование, повысить урожайность выращиваемых культур.In other words, differentiated application of fungicides and biological products allows agricultural enterprises to use them more efficiently and increase the yield of cultivated crops.

Из публикации [Sammons Р.J., Furukawa Т., Bulgin A. Autonomous pesticide spraying robot for use in a greenhouse // In Proceedings of the 2005 Australasian Conference on Robotics and Automation, Sydney, Australia, 5-7 December 2005. - Pp. 1-9] известен робот для опрыскивания томата пестицидами в теплицах. Он передвигается по отопительным трубам на нейлоновых колесах, способных выдерживать высокую температуру труб (80-90°С) и нагрузку. Индукционный сенсор, имеющий связь с микроконтроллером, отслеживает, едет ли робот по отопительным трубам, словно по «рельсам», и не отклоняется ли от них. По ходу движения робот осуществляет селективное опрыскивание растений томата. Микропроцессор считывает информацию и управляет движениями робота и системой опрыскивания. Система опрыскивания состоит из резервуара для хранения пестицидов, насоса и четырех клапанов, направляющих струи рабочего раствора на растения. Клапаны управляются электронными компонентами, встроенными в микропроцессор, принимающий входные сигналы от датчиков на нижней части робота. Когда робот проходит над отражающими маркерами, размещенными на земле, насос включается и отключается, выполняя выборочное опрыскивание тепличных растений. Дополнительный клапан используется для рециркуляции жидкости из клапанного коллектора обратно в резервуар, что позволяет постоянно смешивать пестициды в резервуаре. Модуль ЖК-дисплея/клавиатуры показывает пользователю информацию о состоянии робота и позволяет управлять роботом в режиме реального времени.From the publication [Sammons R.J., Furukawa T., Bulgin A. Autonomous pesticide spraying robot for use in a greenhouse // In Proceedings of the 2005 Australasian Conference on Robotics and Automation, Sydney, Australia, 5-7 December 2005. - pp. 1-9] a robot is known for spraying tomatoes with pesticides in greenhouses. It moves along heating pipes on nylon wheels that can withstand high pipe temperatures (80-90°C) and load. An induction sensor, connected to a microcontroller, monitors whether the robot travels along the heating pipes, as if on “rails,” and whether it deviates from them. As it moves, the robot selectively sprays tomato plants. The microprocessor reads the information and controls the robot's movements and the spraying system. The spraying system consists of a reservoir for storing pesticides, a pump and four valves that direct jets of working solution onto the plants. The valves are controlled by electronic components built into a microprocessor that receives input signals from sensors on the bottom of the robot. When the robot passes over reflective markers placed on the ground, the pump turns on and off, selectively spraying greenhouse plants. An additional valve is used to recirculate fluid from the valve manifold back to the reservoir, allowing the pesticides to be continuously mixed in the reservoir. The LCD display/keyboard module shows the user information about the robot's status and allows the robot to be controlled in real time.

Недостаток данного решения выражается в ограниченности его применения из-за возможности перемещения только по «рельсам» в виде отопительных труб. Такое устройство становится непригодным для использования в теплицах без таких труб и на полях. Растения, которые должны быть обработаны пестицидами, необходимо предварительно помечать, что затрудняет процесс обработки. Кроме того, конструкция устройства не предусматривает наличия аналитического блока принятия решения, требуют ли определенные растения опрыскивания или нет.The disadvantage of this solution is expressed in the limited use of it due to the possibility of movement only on “rails” in the form of heating pipes. Such a device becomes unsuitable for use in greenhouses without such pipes and in fields. Plants to be treated with pesticides must be pre-labeled, making the treatment process more difficult. In addition, the design of the device does not provide for the presence of an analytical unit for deciding whether certain plants require spraying or not.

Из публикации [Singh S., Burks T.F., Lee W.S. Autonomous robotic vehicle development for greenhouse spraying // Trans. Am. Soc. Agric. Eng. - 2005. - Vol. 48. - Pp. 2355-2361. DOI: 10.13031/2013.20074] известно устройство для опрыскивания в теплицах пестицидами не только в дневное, но и в ночное время. Ультразвуковые датчики отслеживают ряд, по которому должен ехать робот в теплице. В отличие от предыдущего аналога, данный робот передвигается на шести колесах, что делает его более универсальным.From the publication [Singh S., Burks T.F., Lee W.S. Autonomous robotic vehicle development for greenhouse spraying // Trans. Am. Soc. Agric. Eng. - 2005. - Vol. 48. - Pp. 2355-2361. DOI: 10.13031/2013.20074] a device is known for spraying pesticides in greenhouses not only during the day, but also at night. Ultrasonic sensors track the row along which the robot must travel in the greenhouse. Unlike its previous counterpart, this robot moves on six wheels, which makes it more versatile.

Однако колесная платформа робота чувствительна к поверхности, по которой он должен двигаться, что снижает эффективность его эксплуатации в полях и на неровных покрытиях.However, the robot's wheeled platform is sensitive to the surface on which it must move, which reduces its efficiency in fields and on uneven surfaces.

Из публикации [Oberti R., Marchi M.N., Tirelli P., Calcante A., Iriti M., Tona E., Hocevar M., Baur J., Pfaff J., Schutz C., Ulbrich H. Selective spraying of grapevines for disease control using a modular agricultural robot // Biosystems Engineering. - 2016. - Vol. 146. - Pp. 203-215. DOI: 10.1016/J.BIOSYSTEMSENG.2015.12.004] известен робот для борьбы с заболеваниями винограда. Мультиспектральная камера выявляет признаки заболеваний, а манипулятор, направляя опрыскиватель к виноградным лозам, обрабатывает их фунгицидами. Определение признаков болезней по изображениям растений базируется на двух подходах. Первый подход апеллирует к двум спектральным индексам, вычисляемым на уровне пикселей. Второй подход основан на определении относительных вариаций (локальных градиентов) интенсивности уровня серого в красном цветовом канале. Различие между зараженной и здоровой областями растений выясняется на основе двух спектральных индексов для каждого пикселя. Опрыскиватель с манипулятором состоят из генератора воздушного потока, воздуховода, сопла для пестицидов с устройством для предотвращения протекания, электрического разъема для питания и сигналов управления. Основная задача состоит в селективной обработке винограда пестицидами. В процессе работы рабочий орган должен быть подключен к насосу, резервуару для приготовления пестицидов, размещенному снизу манипулятора.From the publication [Oberti R., Marchi M.N., Tirelli P., Calcante A., Iriti M., Tona E., Hocevar M., Baur J., Pfaff J., Schutz C., Ulbrich H. Selective spraying of grapevines for disease control using a modular agricultural robot // Biosystems Engineering. - 2016. - Vol. 146. - Pp. 203-215. DOI: 10.1016/J.BIOSYSTEMSENG.2015.12.004] a robot for combating grape diseases is known. A multispectral camera detects signs of diseases, and the manipulator, directing the sprayer to the vines, treats them with fungicides. Determining disease signs from plant images is based on two approaches. The first approach appeals to two spectral indices calculated at the pixel level. The second approach is based on determining the relative variations (local gradients) of gray level intensity in the red color channel. The difference between infected and healthy plant areas is determined based on two spectral indices for each pixel. The sprayer with manipulator consists of an air flow generator, an air duct, a pesticide nozzle with a device to prevent leakage, an electrical connector for power and control signals. The main task is the selective treatment of grapes with pesticides. During operation, the working element must be connected to a pump, a reservoir for preparing pesticides, located below the manipulator.

Недостаток данного устройства заключается в использовании спектральных индексов для определения признаков болезней, что может давать менее точные результаты при ухудшении условий освещенности в течение дня.The disadvantage of this device is the use of spectral indices to determine signs of disease, which may give less accurate results as lighting conditions deteriorate during the day.

Известен патент на полезную модель «Беспилотный робот для опрыскивания сельскохозяйственных культур», авторы: Лукьянов В.В., Азнагулов А.И., Байназаров В.Г., Камалов Т.И., заявка: 2020130179, дата подачи заявки: 14.09.2020, опубликовано: 07.07.2021. Устройство содержит раму с управляемыми колесами, контрольно-измерительными приборами для управления и навигации, аккумулятором и боковым модулем для дифференцированного внесения гербицидов, при этом каждое колесо снабжено электроприводом, а рама выполнена двухсекционной шарнирно-сочлененной с электроприводами всех независимо управляемых колес с возможностью излома в горизонтальной и вертикальной поверхностях.There is a known patent for a utility model “Unmanned robot for spraying agricultural crops”, authors: V.V. Lukyanov, A.I. Aznagulov, V.G. Baynazarov, T.I. Kamalov, application: 2020130179, application filing date: 14.09. 2020, published: 07/07/2021. The device contains a frame with steerable wheels, instrumentation for control and navigation, a battery and a side module for differentiated application of herbicides, with each wheel equipped with an electric drive, and the frame is made two-section articulated with electric drives of all independently controlled wheels with the possibility of bending in the horizontal and vertical surfaces.

Недостатком известной конструкции является отсутствие опознавательных признаков, из-за чего человек может не увидеть устройство в темное время суток, а также отсутствие возможности дезинфекции корпуса устройства, что несет угрозу распространения по полю грибков, бактерий, вирусов. Кроме того, устройство не имеет системы охлаждения для резервуара с препаратом, в результате чего в жаркую погоду возможно снижение эффективности препарата.The disadvantage of the known design is the lack of identification marks, which is why a person may not see the device in the dark, as well as the inability to disinfect the device body, which poses a threat of fungi, bacteria, and viruses spreading across the field. In addition, the device does not have a cooling system for the drug reservoir, as a result of which the effectiveness of the drug may decrease in hot weather.

Известен патент на изобретение «Роботизированный гусеничный опрыскиватель для обработки сельскохозяйственных культур», авторы: Измайлов А.Ю., Годжаев З.А., Федоткин Р.С., Крючков В.А., Гришин А.А., Овчаренко А.С., Кузьмин В.А., заявка: 2019109129, дата подачи заявки: 28.03.2019, опубликовано: 30.09.2019. Устройство включает систему опрыскивания с емкостью для рабочего раствора, трубопроводами, арматурой, штангой и узлами форсунок, смонтированную на шасси, содержащем раму, ходовую систему и привод, энергетическую установку и систему управления, при этом рама выполнена портальной с увеличенным агротехническим просветом с возможностью изменения колеи путем перемещения модулей ходовой системы в поперечном направлении параллельно опорной поверхности, и рама снабжена, по крайней мере, двумя направляющими, размещенными по бортам, а модули ходовой системы выполнены гусеничными с независимым электрическим или гидравлическим приводом на каждое ведущее колесо, с упругой подвеской и возможностью установки гусениц различной ширины.There is a known patent for the invention “Robotic tracked sprayer for processing agricultural crops”, authors: Izmailov A.Yu., Godzhaev Z.A., Fedotkin R.S., Kryuchkov V.A., Grishin A.A., Ovcharenko A.S. ., Kuzmin V.A., application: 2019109129, date of application: 03/28/2019, published: 09/30/2019. The device includes a spraying system with a container for the working solution, pipelines, fittings, a rod and nozzle assemblies, mounted on a chassis containing a frame, a chassis system and a drive, a power plant and a control system, while the frame is made portal with increased agrotechnical clearance with the ability to change the track by moving the chassis modules in the transverse direction parallel to the supporting surface, and the frame is equipped with at least two guides located on the sides, and the chassis modules are tracked with an independent electric or hydraulic drive for each drive wheel, with elastic suspension and the ability to install caterpillars of various widths.

Недостаток этого устройства заключается в отсутствии предварительной диагностики растений, что влечет необходимость сплошной обработки поля, сопровождающейся высоким расходом препаратов.The disadvantage of this device is the lack of preliminary diagnosis of plants, which entails the need for continuous processing of the field, accompanied by high consumption of drugs.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является самоходный робот-опрыскиватель для обработки земляники и других низкорастущих культур, раскрытый в патенте РФ на изобретение №2592904. Известное устройство включает раму, управляемые колеса, по крайней мере, два из которых снабжены электромоторами, систему управления и навигации с контрольно-измерительными приборами, систему питания, систему опрыскивания, содержащую емкость для рабочего раствора и штанги, при этом штанга снабжена универсальными датчиками высоты и наличия растений, а также электрическим цилиндром, выполненным с возможностью регулировки высоты расположения штанги в зависимости от высоты культурных растений, и четырьмя распыливающими узлами, при этом каждый узел выполнен в виде трех форсунок, размещенных в защитном кожухе. Данная конструкция получила развитие в патенте РФ на полезную модель №156677, где предусмотрена система автоматической корректировки высоты штанги в зависимости от высоты культурных растений.The closest in technical essence to the claimed utility model is a self-propelled robot sprayer for processing strawberries and other low-growing crops, disclosed in the Russian Federation patent for invention No. 2592904. The known device includes a frame, steered wheels, at least two of which are equipped with electric motors, a control and navigation system with instrumentation, a power system, a spraying system containing a container for a working solution and a rod, wherein the rod is equipped with universal height sensors and presence of plants, as well as an electric cylinder configured to adjust the height of the boom depending on the height of the cultivated plants, and four spray units, each unit made in the form of three nozzles located in a protective casing. This design was developed in the Russian Federation patent for utility model No. 156677, which provides for a system for automatically adjusting the height of the boom depending on the height of cultivated plants.

Недостаток данной конструкции - отсутствие опознавательных элементов, из-за чего устройство может быть слабо различимо на поле в темное время суток. Кроме того, устройство не оснащено системой охлаждения для резервуара с препаратом, в результате чего в жаркую погоду возможно ухудшение качества препарата. Отсутствие линейных актуаторов может влечь за собой недостаточную стабилизацию корпуса при движении по неровному или кочковатому полю. В результате камера устройства будет трястись, и качество фотографий растений может ухудшиться, что негативно будет влиять на точность распознавания болезней растений.The disadvantage of this design is the lack of identification elements, which is why the device may be poorly visible on the field at night. In addition, the device is not equipped with a cooling system for the drug reservoir, as a result of which the quality of the drug may deteriorate in hot weather. The absence of linear actuators may result in insufficient stabilization of the body when driving on uneven or lumpy fields. As a result, the device's camera will shake and the quality of plant photos may deteriorate, which will negatively affect the accuracy of plant disease recognition.

В целом, недостатки аналогов заключаются в том числе в невысокой точности диагностики болезней растений в связи с несовершенной системой машинного зрения устройств и тряской камеры - приемника фотоснимков растений - из-за недостаточной стабилизации корпуса; в отсутствии возможности обеззараживания корпуса; отсутствии опознавательных элементов в темное время суток; проблеме неоднородности состава рабочего раствора биопрепарата или фунгицида; проблеме ухудшения рабочих свойств биопрепарата или фунгицида в жаркую погоду.In general, the disadvantages of analogues include, among other things, the low accuracy of diagnosing plant diseases due to the imperfect machine vision system of the devices and shaking of the camera - the receiver of plant photographs - due to insufficient stabilization of the body; in the absence of the possibility of disinfecting the body; absence of identification elements at night; the problem of heterogeneity in the composition of the working solution of a biological product or fungicide; the problem of deterioration in the working properties of a biological product or fungicide in hot weather.

Таким образом, техническая проблема, решаемая посредством заявляемой полезной модели, заключается в необходимости преодоления недостатков, присущих аналогам и прототипу, за счет создания устройства, обеспечивающего возможность высокоточного распознавания болезней растений и дозированного внесения фунгицидов и биопрепаратов, в том числе на картофельных полях.Thus, the technical problem solved by means of the claimed utility model is the need to overcome the disadvantages inherent in analogues and the prototype by creating a device that provides the ability to highly accurately recognize plant diseases and dosed application of fungicides and biological products, including in potato fields.

Важнейшей для обеспечения возможности дифференцированного внесения фунгицидов и биопрепаратов является технология навигации и точного позиционирования сельскохозяйственной техники в поле по спутниковым сигналам ГЛОНАСС - поскольку при дифференцированном внесении применяемая доза рассчитывается применительно именно к данной точке на поле.The most important technology for ensuring the possibility of differentiated application of fungicides and biological products is the technology of navigation and precise positioning of agricultural machinery in the field using GLONASS satellite signals - since with differentiated application the applied dose is calculated in relation to a given point on the field.

Краткое раскрытие полезной моделиBrief disclosure of the utility model

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в снижении расхода препаратов с повышением точности их внесения и, как следствие, качества обработки культур.The technical result achieved when using the claimed utility model is to reduce the consumption of drugs with an increase in the accuracy of their application and, as a consequence, the quality of crop processing.

Устройство характеризуется также такими техническими преимуществами, как:The device is also characterized by such technical advantages as:

1) высокая точность диагностики заболеваний растений за счет сверточной нейронной сети и HD-камеры;1) high accuracy in diagnosing plant diseases due to a convolutional neural network and an HD camera;

2) снижение риска распространения заболеваний растений на поле за счет функции автоматической дезинфекционной обработки корпуса дезинфекционным раствором после прохода каждого междурядья на поле;2) reducing the risk of the spread of plant diseases on the field due to the function of automatic disinfection of the body with a disinfection solution after passing each row spacing on the field;

3) поддержание равномерной концентрации действующего вещества в составе рабочего раствора за счет использования ложки для автоматического размешивания рабочего раствора внутри резервуара;3) maintaining a uniform concentration of the active substance in the working solution by using a spoon to automatically stir the working solution inside the tank;

4) сохранение рабочих свойств биопрепарата в жаркую погоду (при температуре воздуха свыше +30°С) за счет охлаждения резервуара хладагентом (сухим льдом);4) maintaining the working properties of the biological product in hot weather (at air temperatures above +30°C) by cooling the tank with refrigerant (dry ice);

5) наличие опознавательных элементов устройства на поле в темное время суток за счет LED-подсветки.5) the presence of identification elements of the device on the field in the dark due to LED backlighting.

Заявленный технический результат достигается тем, что устройство для внесения фунгицидов и биопрепаратов в сельскохозяйственные культуры, включающее корпус, установленный на раме, снабженной колесами с электромоторами, блок управления, источник питания и блок опрыскивания, включает линейные актуаторы, установленные в нижней части корпуса над мотор-колесами, и снабжено средством распознавания очагов поражения сельскохозяйственных культур, выполненным в виде HD-камеры, подключенной к блоку управления, который представляет собой бортовой компьютер, обеспечивающий распознавание и классификацию изображений с HD-камеры с помощью предустановленной сверточной нейронной сети. В качестве источника питания используют аккумулятор и солнечную панель, расположенную на внешней стороне корпуса устройства и подключенную к блоку управления и аккумулятору. Блок опрыскивания представляет собой резервуар для препаратов, расположенный в задней части корпуса, соединенный со шлангом подачи, снабженным распыляющими форсунками с изменяемым диаметром, при этом шланг закреплен к подвижному креплению, установленному на резервуаре. Устройство может быть оснащено ГЛОНАСС-трекером и снабжено блоком автоматической дезинфекционной обработки корпуса дезинфекционным раствором после прохода каждого междурядья на поле, включающим отсек для хранения дезинфекционного раствора с подсоединенным к нему шлангом. Резервуар блока опрыскивания может быть снабжен ложкой для автоматического размешивания рабочего раствора с фунгицидом и/или биопрепаратом внутри резервуара. Стенки резервуара блока опрыскивания выполнены с возможностью размещения хладагента. Устройство может быть оснащено LED-подсветкой.The claimed technical result is achieved by the fact that a device for applying fungicides and biological products to agricultural crops, including a housing mounted on a frame equipped with wheels with electric motors, a control unit, a power source and a spraying unit, includes linear actuators installed in the lower part of the housing above the motor. wheels, and is equipped with a means for recognizing crop lesions, made in the form of an HD camera connected to a control unit, which is an on-board computer that provides recognition and classification of images from an HD camera using a preinstalled convolutional neural network. A battery and a solar panel located on the outside of the device body and connected to the control unit and battery are used as a power source. The spray unit is a drug reservoir located at the rear of the housing, connected to a supply hose equipped with variable diameter spray nozzles, the hose being attached to a movable mount mounted on the reservoir. The device can be equipped with a GLONASS tracker and equipped with a unit for automatic disinfection of the body with a disinfection solution after passing each row on the field, including a compartment for storing the disinfection solution with a hose connected to it. The reservoir of the spraying unit can be equipped with a spoon for automatically stirring the working solution with a fungicide and/or biological product inside the reservoir. The walls of the spray unit tank are designed to accommodate refrigerant. The device can be equipped with LED backlighting.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Полезная модель поясняется чертежами, гдеThe utility model is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства,in fig. 1 shows a general view of the proposed device,

на фиг. 2 - вид на устройство сбоку справа,in fig. 2 - side view of the device on the right,

на фиг. 3 - вид на устройство спереди,in fig. 3 - front view of the device,

на фиг. 4 - внутренний вид сбоку слева,in fig. 4 - internal side view on the left,

на фиг. 5 - вид на устройство сверху,in fig. 5 - top view of the device,

на фиг. 6 - представлен общий вид устройства с демонстрацией внутренних компонентов.in fig. 6 - a general view of the device is presented showing the internal components.

Позициями на фигурах обозначены:Positions in the figures are designated:

1 - мотор-колесо;1 - motor-wheel;

2 - поворотная стойка;2 - rotary stand;

3 - поворотный столик;3 - rotary table;

4 - крепление поворотного столика;4 - fastening of the rotary table;

5 - HD-камера для анализа местности;5 - HD camera for terrain analysis;

6 - линейный актуатор, регулирующий клиренс устройства;6 - linear actuator that regulates the clearance of the device;

7 - лидар;7 - lidar;

8 - навигационное устройство на базе ГЛОНАСС;8 - navigation device based on GLONASS;

9 - резервуар для хранения фунгицида и/или биопрепарата;9 - reservoir for storing fungicide and/or biological product;

10 - шланг для подачи фунгицида и/или биопрепарата;10 - hose for supplying fungicide and/or biological product;

11 - форсунка для разбрызгивания фунгицида и/или биопрепарата;11 - nozzle for spraying fungicide and/or biological product;

12 - подвижное крепление для шланга;12 - movable mount for the hose;

13 - солнечная панель;13 - solar panel;

14 - звуковой сигнализатор Lost Alarm для оповещения пользователя в случае пропажи устройства из поля видимости;14 - Lost Alarm sounder to notify the user if the device is lost from view;

15 - рама;15 - frame;

16 - гирокомпас;16 - gyrocompass;

17 - акселерометр;17 - accelerometer;

18 - магнитометр;18 - magnetometer;

19 - аккумулятор;19 - battery;

20 - крепление для бортового компьютера;20 - mount for on-board computer;

21 - бортовой компьютер;21 - on-board computer;

22 - радиомодуль LoRaWAN;22 - LoRaWAN radio module;

23 - LED-подсветка;23 - LED backlight;

24 - шланг для дезинфекционного раствора. Осуществление полезной модели24 - hose for disinfection solution. Implementation of a utility model

Заявляемое устройство предназначено для опрыскивания кустовых сельскохозяйственных культур, в том числе, картофеля, жидкими растворами фунгицидов и биопрепаратов с предварительным определением необходимого объема вносимого препарата.The inventive device is intended for spraying bush crops, including potatoes, with liquid solutions of fungicides and biological products with a preliminary determination of the required volume of the applied drug.

Устройство для обеспечения мобильности выполнено на основе платформы, смонтированной с возможностью перемещения. Платформа включает корпус (позиция не показана), установленный на раме 15, которая выполнена из прочного алюминиевого сплава и несет на себе нагрузку компонентов устройства. По боковым сторонам рамы на поворотных столиках 3 закреплены мотор-колеса 1, обеспечивающие перемещение заявляемого устройства и соединенные с поворотными стойками 2. Угол поворота мотор-колес регулируется поворотными стойками 2 и поворотными столиками 3, установленными на креплениях 4. Устройство может быть выполнено в двух вариантах - с четырьмя или шестью колесами. Добавление двух дополнительных колес к четырем имеющимся может быть необходимо при эксплуатации на нарушенных почвах, с признаками переуплотнения. В случае необходимости два срединных колеса могут быть выполнены съемными.The device for ensuring mobility is made on the basis of a platform mounted with the possibility of movement. The platform includes a housing (item not shown) mounted on a frame 15, which is made of durable aluminum alloy and carries the load of the device components. On the sides of the frame, motor-wheels 1 are attached to rotary tables 3, providing movement of the inventive device and connected to rotary stands 2. The angle of rotation of the motor-wheels is adjusted by rotary stands 2 and rotary tables 3 mounted on mounts 4. The device can be made in two options - with four or six wheels. Adding two additional wheels to the four existing ones may be necessary when operating on disturbed soils with signs of over-compaction. If necessary, the two middle wheels can be made removable.

Высота корпуса устройства над поверхностью грунта регулируется с помощью четырех линейных актуаторов 6. Их наличие позволяет заявляемому устройству преодолевать бугры, холмы и неровности рельефа без риска опрокидывания и/или пробуксовывания. Проходимость устройства достаточна для преодоления бугров высотой до 30 см. Устройство может быть снабжено датчиками касания (не показаны), чтобы заблаговременно предотвращать столкновение устройства с опасным барьером, тем самым защищая устройство от повреждения.The height of the device body above the ground surface is adjusted using four linear actuators 6. Their presence allows the inventive device to overcome bumps, hills and uneven terrain without the risk of tipping over and/or slipping. The maneuverability of the device is sufficient to overcome bumps up to 30 cm in height. The device can be equipped with touch sensors (not shown) to proactively prevent the device from colliding with a dangerous barrier, thereby protecting the device from damage.

Устройство оснащено шлангом для опрыскивания растений 10, закрепленным на задней части корпуса и соединенным с резервуаром 9 для хранения вносимых препаратов. Емкость резервуара 9 опытного образца устройства составляет 5 л, но может быть заменена на более вместительный. Фунгициды и/или биопрепараты хранятся в резервуаре 9. От верхней части резервуара 9 отходит шланг 10 для подачи фунгицидов и биопрепаратов, которые разбрызгиваются через форсунку 11. Форсунка 11 снабжена клапаном, регулирующим диаметр ее раскрытия - в зависимости от обработки здоровых или зараженных участков поля. При проезде устройства вдоль зараженных растений клапан раскрывает диаметр форсунки на максимальное значение; при проезде вдоль незараженных участков поля - клапан раскрывает диаметр форсунки на 50% от максимального значения. Шланг 10 может менять расположение и углы наклона посредством подвижного крепления 12. Компрессор, расположенный в задней части корпуса устройства, под рабочим давлением 5 бар нагнетает сжатый воздух по направлению к форсункам, при помощи чего происходит мелкодисперсное разбрызгивание фунгицидов и/или биопрепаратов. Обеспечиваемый тем самым малый размер капель раствора повышает степень покрытия листьев растений фунгицидами и биопрепаратами. Форсунки разбивают 1 см³ жидкости на 700 тыс. капель.The device is equipped with a hose for spraying plants 10, attached to the rear part of the body and connected to a reservoir 9 for storing applied drugs. The capacity of reservoir 9 of the prototype device is 5 liters, but can be replaced with a more capacious one. Fungicides and/or biological products are stored in tank 9. A hose 10 extends from the top of tank 9 to supply fungicides and biological products, which are sprayed through nozzle 11. Nozzle 11 is equipped with a valve that regulates the diameter of its opening - depending on the treatment of healthy or infected areas of the field. When the device passes along infected plants, the valve opens the nozzle diameter to its maximum value; when driving along uninfected areas of the field, the valve opens the nozzle diameter to 50% of the maximum value. The hose 10 can change its location and angles of inclination by means of a movable mount 12. The compressor, located in the rear part of the device body, under an operating pressure of 5 bar, pumps compressed air towards the nozzles, causing fine spraying of fungicides and/or biological products. The resulting small droplet size of the solution increases the degree of coverage of plant leaves with fungicides and biological products. The nozzles break 1 cm ³ of liquid into 700 thousand drops.

Заявляемое устройство имеет функцию автоматической дезинфекционной обработки посредством возможности полива себя дезинфекционным раствором после прохода каждого междурядья на поле. Для ее реализации внутри резервуара 9 предусмотрен отдельный отсек для хранения дезинфекционного раствора. К нему подведен шланг 24, через который подается дезинфекционный раствор (например, на основе перекиси водорода), омывающий корпус устройства. У основания шланга размещен водяной насос (не показан), нагнетающий дезинфекционный раствор из резервуара в шланг. На наконечнике шланга также установлена форсунка (не показана), из которой разбрызгивается дезинфекционный раствор.The inventive device has the function of automatic disinfection treatment by means of the ability to water itself with a disinfection solution after passing each row spacing on the field. To implement this, a separate compartment is provided inside the tank 9 for storing the disinfection solution. A hose 24 is connected to it, through which a disinfection solution (for example, based on hydrogen peroxide) is supplied, washing the body of the device. At the base of the hose there is a water pump (not shown) that forces the disinfectant solution from the reservoir into the hose. A nozzle (not shown) is also installed at the tip of the hose, from which a disinfectant solution is sprayed.

В резервуаре 9 под верхней крышкой расположена ложка (не показана) для автоматического размешивания рабочего раствора с фунгицидом и/или биопрепаратом. Ложка закреплена на поворотном столике, с помощью которого она вращается, перемешивая тем самым раствор с фунгицидом и/или биопрепаратом. За счет вращательных движений ложки обеспечивается равномерная концентрация фунгицида и/или биопрепарата в рабочем растворе резервуара, что важно для эффективной защиты сельскохозяйственных культур от болезней по всей площади поля. При отсутствии функции размешивания рабочего раствора, сгустки смеси могут переходить и оставаться на дне резервуара, тогда как на верхнем уровне концентрация действующего вещества может быть ниже. Соответственно участки поля могут быть обработаны рабочим раствором с разной концентрацией действующего вещества. Это может приводить к развитию заболеваний на участках поля, обработанных рабочим раствором с низкой концентрацией действующего вещества. Активация функции перемешивания происходит посредством подачи сигнала от бортового компьютера, например, через равные, заранее заданные временные промежутки.In the reservoir 9, under the top cover, there is a spoon (not shown) for automatically stirring the working solution with a fungicide and/or biological product. The spoon is mounted on a turntable, with the help of which it rotates, thereby mixing the solution with the fungicide and/or biological product. Due to the rotational movements of the spoon, a uniform concentration of the fungicide and/or biological product in the working solution of the reservoir is ensured, which is important for the effective protection of crops from diseases over the entire field area. In the absence of a function for stirring the working solution, mixture clots may move and remain at the bottom of the tank, while at the upper level the concentration of the active substance may be lower. Accordingly, areas of the field can be treated with a working solution with different concentrations of the active substance. This can lead to the development of diseases in areas of the field treated with a working solution with a low concentration of the active substance. The stirring function is activated by sending a signal from the on-board computer, for example, at equal, predetermined time intervals.

В стенки резервуара для хранения фунгицида и/или биопрепарата может быть заложен хладагент (сухой лед), способствующий сохранению рабочих свойств фунгицида и/или биопрепарата в жаркую погоду.A refrigerant (dry ice) can be placed in the walls of the tank for storing the fungicide and/or biological product, which helps maintain the working properties of the fungicide and/or biological product in hot weather.

Устройство снабжено LED-подсветкой, которая, получая сигнал от бортового компьютера 21, начинает светиться цветом, отличным от окраски растений, выделяя устройство на их фоне. Подсветка устройства делает его видимым на поле для агронома в темное время суток. Цвет подсветки LED-габаритов может задаваться человеком в зависимости от преобладающей окраски растений.The device is equipped with an LED backlight, which, receiving a signal from the on-board computer 21, begins to glow in a color different from the color of the plants, highlighting the device against their background. The backlight of the device makes it visible on the field for the agronomist in the dark. The backlight color of the LED dimensions can be set by a person depending on the predominant color of the plants.

Для обеспечения дополнительного энергоснабжения устройства используется солнечная панель 13, которая питает аккумулятор 19.To provide additional power supply to the device, a solar panel 13 is used, which powers the battery 19.

Устройство снабжено HD-камерой 5, размещенной на в передней части корпуса и лидаром 7, выполняющей функцию анализа местности, растений и ориентации в пространстве. Гирокомпас 16, акселерометр 17 и магнитометр 18 выполняют функцию отслеживания местоположения устройства на поле в режиме реального времени.The device is equipped with an HD camera 5 located on the front of the body and a lidar 7, which performs the function of analyzing the terrain, plants and orientation in space. Gyrocompass 16, accelerometer 17 and magnetometer 18 perform the function of tracking the location of the device on the field in real time.

Устройство ориентируется в пространстве с помощью навигационного устройства ГЛОНАСС 8. Устройство оснащено ГЛОНАСС-трекером, с помощью которого можно найти устройство в случае аварии и потери связи с ним. ГЛОНАСС-трекер через SMS передает информацию о своем местонахождении. ГЛОНАСС-трекер позволяет определить, куда уехало устройство, получая его последние координаты.The device is oriented in space using the GLONASS 8 navigation device. The device is equipped with a GLONASS tracker, with which you can find the device in the event of an accident and loss of communication 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.

Также устройство оснащено звуковым сигнализатором Lost Alarm 14, подающим сигнал в случае внештатной ситуации при дистанционной активации его пользователем.The device is also equipped with a Lost Alarm 14 sound signaling device, which gives a signal in the event of an emergency when it is activated remotely by the user.

Работа устройства регулируется бортовым компьютером 21, размещенным на креплении 20. Бортовой компьютер 21 является главным управляющим устройством для управления всеми рабочими узлами устройства. Бортовой компьютер 21, работающий на фреймворке Robot Operating System (ROS), имеет графический процессор со сверточной нейронной сетью, необходимой для анализа фотографий растений.The operation of the device is regulated by an on-board computer 21 located on the mount 20. The on-board computer 21 is the main control device for controlling all working units of the device. On-board computer 21, running on the Robot Operating System (ROS) framework, has a graphics processor with a convolutional neural network necessary for analyzing plant photographs.

Фреймворк ROS функционирует в связке с библиотекой алгоритмов компьютерного зрения, обработки изображений и численных алгоритмов Open CV. По последовательному интерфейсу к компьютеру подсоединены три микроконтроллера STM32. Фреймворк ROS выбран в силу наличия встроенных функций, необходимых для управления устройством: работы с гироскомпасом 16, акселерометром 17 и магнитометром 18, с драйверами и одометрией; для построения маршрута, метода построения карт SLAM (simultaneous localization and mapping - одновременная локализация и построение карты), простого и расширенного фильтра Калмана, объезда препятствий на пути и т.п.The ROS framework operates in conjunction with the Open CV library of computer vision, image processing and numerical algorithms. Three STM32 microcontrollers are connected to the computer via a serial interface. The ROS framework was chosen due to the presence of built-in functions necessary to control the device: work with a gyrocompass 16, an accelerometer 17 and a magnetometer 18, with drivers and odometry; for route construction, SLAM (simultaneous localization and mapping) map construction method, simple and extended Kalman filter, avoiding obstacles on the way, etc.

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) плата обрабатывает до 40 кадров в секунду;1) an Nvidia Jetson computing board is installed inside the on-board computer, which recognizes 3D objects at a high level as the device moves. Paired with a GPU (graphics processing unit), the board processes up to 40 frames per second;

2) лидар 7, используемый для измерения расстояний при перемещениях устройства. Лидар способен распознавать объекты на большой дальности - до 100 м. Имеет множество алгоритмов для вычисления координат. Обеспечивает до 1000 измерений в секунду. Если какое-либо препятствие попадает в поле зрения радиодальномера устройства на расстоянии 1 м, то он подает команду на экстренную остановку устройства;2) lidar 7, used to measure distances when the device moves. Lidar is capable of recognizing objects at a long range - up to 100 m. It has many algorithms for calculating coordinates. Provides up to 1000 measurements per second. If any obstacle falls into the field of view of the device’s radio rangefinder at a distance of 1 m, it sends a command to stop the device immediately;

3) местоположение устройства отслеживается при помощи акселерометра, гирокомпаса и магнитометра. Устройство ориентируется на поле с помощью высокоточной ГЛОНАСС-навигации, с применением фазовых измерений RTK от базовой станции. Эта система обеспечивает точность позиционирования устройства до 5 см.3) the location of the device is tracked using an accelerometer, gyrocompass and magnetometer. The device is oriented to the field using high-precision GLONASS navigation, using RTK phase measurements from the base station. This system provides device positioning accuracy of up to 5 cm.

Фильтр Калмана в сверточной нейронной сети позволяет получать высокоточные координаты в локальной системе координат, принимая на вход разные виды данных: по одометрии, данные гироскопа с акселерометром, ГЛОНАСС-координаты. На выходе фильтр Калмана выдает координаты в локальной системе координат.The Kalman filter in a convolutional neural network allows you to obtain high-precision coordinates in a local coordinate system, taking different types of data as input: odometry, gyroscope data with an accelerometer, GLONASS coordinates. At the output, the Kalman filter produces coordinates in the local coordinate system.

Устройство может функционировать как в автономном режиме, так и под управлением оператора в реальном времени.The device can operate both in standalone mode and under operator control in real time.

Силовая часть устройства представлена:The power part of the device is presented:

1) четырьмя бесколлекторными электродвигателями постоянного тока (BLDC-моторами, Brushless DC electric motors), выбранными благодаря их доступности, простоте подключения и установки, благодаря стойкости к воде. Мощность одного такого мотора - 250 Вт;1) four brushless DC electric motors (BLDC motors, Brushless DC electric motors), selected due to their availability, ease of connection and installation, and resistance to water. The power of one such motor is 250 W;

2) литий-ионным аккумулятором с параметрами 36 В; 2200 Вт*ч; 20 А*ч; 12S. Выдает тока на 88 А. Запаса заряда хватает на 50 км хода;2) lithium-ion battery with parameters 36 V; 2200 Wh; 20 Ah; 12S. Produces a current of 88 A. The charge reserve is enough for 50 km;

3) VESC - контроллерами (электрическими регуляторами скорости Веддера, Vedder's electric speed controllers).3) VESC - controllers (Vedder's electric speed controllers).

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

Для подготовки устройства к работе аккумулятор устройства заряжают, загружают в бортовой компьютер карту-задание с программным алгоритмом, где указаны расстояния, которые нужно проезжать устройству вдоль междурядий на поле. Затем транспортируют устройство до края поля, активируют бортовой компьютер, и устройство стартует.To prepare the device for operation, the device’s battery is charged and a task map with a software algorithm is loaded into the on-board computer, which indicates the distances that the device needs to travel along the row spacing in the field. Then the device is transported to the edge of the field, the on-board computer is activated, and the device starts.

1. Устройство проезжает над кустами картофеля (или вдоль них с заранее заданным поворотом HD-камеры), и сканирует их с помощью HD-камеры, и анализирует при помощи сверточной нейронной сети. Как только сверточная нейронная сеть обнаруживает очаг заболевания, то направляет фотографии с помощью GSM-модема на бортовой компьютер. Изображения растений с HD-камеры устройства поступают в бортовой компьютер, где пропускаются через детектор, выясняющий наличие/отсутствие заболеваний картофеля. При наличии проблемных признаков классификатор идентифицирует конкретное заболевание. Бортовой компьютер и сверточная нейронная сеть обрабатывают полученные фотографии растений, когда алгоритм детектирует и классифицирует листья растений. Указанный алгоритм был сужен до мультиклассового детектирования заболеваний на базе архитектуры YoloV4, обеспечивающей высокую точность и скорость обработки поступающих данных. Традиционные нейронные сети используют систему «бегающего окна», тогда как YoloV4 - систему «скользящего окна». Архитектура YoloV4, разбивая фотографии на условные квадратные блоки, предсказывает вероятность нахождения того или иного объекта (листьев растений) для каждого блока по заданным признакам, что экономит время обработки изображений растений.1. The device drives over potato bushes (or along them with a predetermined rotation of the HD camera), and scans them using an HD camera, and analyzes them using a convolutional neural network. As soon as the convolutional neural network detects the source of the disease, it sends photographs using a GSM modem to the on-board computer. Images of plants from the device’s HD camera are sent to the on-board computer, where they are passed through a detector that determines the presence/absence of potato diseases. If problematic features are present, the classifier identifies a specific disease. An on-board computer and convolutional neural network process the resulting plant photos as the algorithm detects and classifies plant leaves. The specified algorithm was narrowed to multi-class disease detection based on the YoloV4 architecture, which ensures high accuracy and speed of processing incoming data. Traditional neural networks use a "running window" system, while YoloV4 uses a "sliding window" system. The YoloV4 architecture, dividing photographs into conditional square blocks, predicts the probability of finding a particular object (plant leaves) for each block based on specified characteristics, which saves time processing plant images.

2. Пользователь устройства получает от сервера информацию о местонахождении очага заболевания, например, в виде сообщения в чат-бот мессенджера.2. The device user receives information from the server about the location of the outbreak of the disease, for example, in the form of a message in a chat bot messenger.

3. Получив информацию о месторасположении конкретного очага заболевания, устройство может опрыскивать не все поле целиком, а лишь ту его часть, где проявляется заболевание. В результате достигается экономия на фунгицидах и биопрепаратах. В местах обнаружения зараженных растений бортовой компьютер подает команду на полное раскрытие клапаном диаметра форсунки, чтобы доза внесения фунгицидов и/или биопрепаратов стала максимальной. При проезде устройства по междурядью, вдоль которого не выявлено зараженных растений, клапан форсунки остается в полузакрытом положении, сокращая дозу внесения фунгицидов и/или биопрепаратов. За счет изменения диаметра форсунки достигается экономия рабочего раствора фунгицидов и/или биопрепаратов.3. Having received information about the location of a specific focus of the disease, the device can spray not the entire field, but only that part of it where the disease manifests itself. As a result, savings on fungicides and biological products are achieved. In places where infected plants are detected, the on-board computer commands the valve to fully open the diameter of the nozzle so that the dose of fungicides and/or biological products becomes maximum. When the device passes along a row along which no infected plants are detected, the nozzle valve remains in a half-closed position, reducing the dose of fungicides and/or biological products. By changing the diameter of the nozzle, savings in the working solution of fungicides and/or biological products are achieved.

4. Опрыскивание происходит путем нагнетания водяным насосом рабочего раствора фунгицидов и/или биопрепаратов из резервуара в шланг, а из шланга - в форсунку, из которой под давлением разбрызгивается рабочий раствор. Для обеспечения дифференцированного внесения фунгицидов и/или биопрепаратов в сельскохозяйственные культуры сверточная нейронная сеть, детектировав зараженное растение, подает команду на бортовой компьютер, чтобы тот адресовал сигнал на открытие клапана в форсунке. Водяной насос непрерывно создает давление перед форсункой внутри шланга. После получения команды от бортового компьютера, клапан форсунки открывается, и из нее разбрызгивается рабочий раствор.4. Spraying occurs by pumping a water pump into a working solution of fungicides and/or biological products from a reservoir into a hose, and from the hose into a nozzle, from which the working solution is sprayed under pressure. To ensure differentiated application of fungicides and/or biological products to agricultural crops, a convolutional neural network, having detected an infected plant, sends a command to the on-board computer so that it addresses a signal to open the valve in the nozzle. The water pump continuously creates pressure in front of the nozzle inside the hose. After receiving a command from the on-board computer, the nozzle valve opens and the working solution is sprayed out of it.

Высокоточная система навигации с точностью позиционирования до 5 см исключает пропуски и перекрытия на полях. Перекрытия означают для устройства потери заряда электроэнергии, потери времени, а пропуски выливаются в необработанные участки поля. Передача данных основана на интерфейсе UART [Ключев А.О., Пинкевич В.Ю., Шатунов А.Е., Ключев В.А. Стенд-конструктор SDK-1.1M. Организация и программирование микроконтроллеров. - СПб: Университет ИТМО, 2022. - С. 11-16], подходящем для открытых пространств. Для связи устройства с пользователем используют wi-fi модуль, 3G-модем, GSM-модем.A high-precision navigation system with a positioning accuracy of up to 5 cm eliminates gaps and overlaps in the fields. Overlaps mean for the device a loss of electricity charge, a loss of time, and gaps result in untreated areas of the field. Data transmission is based on the UART interface [Klyuchev A.O., Pinkevich V.Yu., Shatunov A.E., Klyuchev V.A. Stand-constructor SDK-1.1M. Organization and programming of microcontrollers. - St. Petersburg: ITMO University, 2022. - P. 11-16], suitable for open spaces. To communicate between the device and the user, a wi-fi module, 3G modem, and GSM modem are used.

Для связи с устройством может быть применена беспроводная технология LoRaWAN, которая обеспечивает радиус действия до 40-50 км в сельской местности. Радиомодуль LoRaWAN 22 может быть установлен внутри корпуса на передней части крепления 20 бортового компьютера. LoRaWAN - это сетевой протокол, который работает поверх LoRa [LoRa and LoRaWAN: A Technical Overview. Technical Paper Proprietary. February 11, 2020. 26 p.URL: https://lora-developers.semtech.com/uploads/documents/files/LoRa_and_LoRaWAN-A_Tech_Overview-Downloadable.pdf.To communicate with the device, LoRaWAN wireless technology can be used, which provides a range of up to 40-50 km in rural areas. The LoRaWAN 22 radio module can be installed inside the housing on the front of the on-board computer mount 20. LoRaWAN is a network protocol that runs on top of LoRa [LoRa and LoRaWAN: A Technical Overview. Technical Paper Proprietary. February 11, 2020. 26 p.URL: https://lora-developers.semtech.com/uploads/documents/files/LoRa_and_LoRaWAN-A_Tech_Overview-Downloadable.pdf.

После прохождения устройством каждого междурядья бортовой компьютер активирует систему дезинфекции.After the device passes each row spacing, the on-board computer activates the disinfection system.

5. Датчик уровня жидкости в резервуаре подает сигнал о сниженном уровне на бортовой компьютер, который возвращает устройство в стартовую позицию или в конкретно обозначенное человеком место на краю поля. Резервуар заполняют рабочим раствором, в случае необходимости заряжают аккумулятор от электросети и продолжают обработку поля. Когда заряд аккумулятора заканчивается, устройство активирует LED-подсветку и подает звуковой сигнал от сигнализатора Lost Alarm, чтобы человек мог найти устройство и привезти его на базу для подзарядки.5. The liquid level sensor in the tank sends a signal about the reduced 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 reservoir is filled with the working solution, if necessary, the battery is charged from the mains and the field processing continues. When the battery runs out, the device activates the LED backlight and sounds a Lost Alarm so that a person can find the device and bring it to the base for recharging.

Claims (8)

1. Устройство для внесения фунгицидов и биопрепаратов в сельскохозяйственные культуры, включающее корпус, установленный на раме, снабженной колесами с электромоторами, блок управления, источник питания и блок опрыскивания, отличающееся тем, что оно включает линейные актуаторы, установленные в нижней части корпуса над мотор-колесами, и снабжено средством распознавания очагов поражения сельскохозяйственных культур, выполненным в виде HD-камеры, подключенной к блоку управления, который представляет собой бортовой компьютер, обеспечивающий распознавание и классификацию изображений с HD-камеры с помощью предустановленной сверточной нейронной сети.1. A device for applying fungicides and biological products to agricultural crops, including a housing mounted on a frame equipped with wheels with electric motors, a control unit, a power source and a spraying unit, characterized in that it includes linear actuators installed in the lower part of the housing above the motor wheels, and is equipped with a means for recognizing crop lesions, made in the form of an HD camera connected to a control unit, which is an on-board computer that provides recognition and classification of images from an HD camera using a preinstalled convolutional neural network. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве источника питания используют аккумулятор и солнечную панель, расположенную на внешней стороне корпуса устройства и подключенную к блоку управления и аккумулятору.2. The device according to claim 1, characterized in that a battery and a solar panel located on the outside of the device body and connected to the control unit and battery are used as a power source. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок опрыскивания представляет собой резервуар для препаратов, расположенный в задней части корпуса, соединенный со шлангом подачи, снабженным распыляющими форсунками с изменяемым диаметром, при этом шланг закреплен к подвижному креплению, установленному на резервуаре.3. The device according to claim 1, characterized in that the spraying unit is a reservoir for drugs located in the rear part of the housing, connected to a supply hose equipped with spray nozzles with variable diameter, while the hose is attached to a movable mount mounted on the reservoir. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно оснащено ГЛОНАСС-трекером.4. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a GLONASS tracker. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено блоком автоматической дезинфекционной обработки корпуса дезинфекционным раствором после прохода каждого междурядья на поле, включающим отсек для хранения дезинфекционного раствора с подсоединенным к нему шлангом.5. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a unit for automatic disinfection of the body with a disinfection solution after passing each row spacing on the field, including a compartment for storing a disinfection solution with a hose connected to it. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что резервуар блока опрыскивания снабжен ложкой для автоматического размешивания рабочего раствора с фунгицидом и/или биопрепаратом внутри резервуара.6. The device according to claim 1, characterized in that the tank of the spraying unit is equipped with a spoon for automatically stirring the working solution with a fungicide and/or biological product inside the tank. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стенки резервуара блока опрыскивания выполнены с возможностью размещения хладагента.7. The device according to claim 1, characterized in that the walls of the spray unit tank are designed to accommodate the refrigerant. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно оснащено LED-подсветкой.8. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with LED backlighting.

Images