RU2766888C1 - Unmanned weeding robot - Google Patents
Unmanned weeding robot Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766888C1 RU2766888C1 RU2021123506A RU2021123506A RU2766888C1 RU 2766888 C1 RU2766888 C1 RU 2766888C1 RU 2021123506 A RU2021123506 A RU 2021123506A RU 2021123506 A RU2021123506 A RU 2021123506A RU 2766888 C1 RU2766888 C1 RU 2766888C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylindrical linear
- linear electric
- movable
- motor
- magnetic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
- A01B39/00—Other machines specially adapted for working soil on which crops are growing
- A01B39/12—Other machines specially adapted for working soil on which crops are growing for special purposes, e.g. for special culture
- A01B39/18—Other machines specially adapted for working soil on which crops are growing for special purposes, e.g. for special culture for weeding
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
- A01M21/00—Apparatus for the destruction of unwanted vegetation, e.g. weeds
- A01M21/02—Apparatus for mechanical destruction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Robotics (AREA)
- Insects & Arthropods (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Soil Working Implements (AREA)
- Harvester Elements (AREA)
Abstract
Description
Область, к которой относится изобретениеThe field to which the invention relates
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к роботизированному транспортному средству, предназначенному для автоматического удаления сорняков пропашных культур режущим инструментом в рядках и междурядьях.The invention relates to agricultural engineering, in particular to a robotic vehicle designed for automatic removal of row crop weeds with a cutting tool in rows and between rows.
Уровень техникиState of the art
Известен беспилотный робот для лазерной обработки растений, содержащий раму с управляемыми колесами, систему управления и навигации с контрольно-измерительными приборами, систему питания и установленный на раме модуль лазерной обработки растений с технологическим адаптером для установки высоты расположения упомянутого модуля в соответствии с высотой обрабатываемых растений (патент РФ №2634104, опубл. 2017).An unmanned robot for laser processing of plants is known, containing a frame with steerable wheels, a control and navigation system with instrumentation, a power system and a module for laser processing of plants mounted on the frame with a technological adapter for setting the height of the said module in accordance with the height of the treated plants ( patent of the Russian Federation No. 2634104, published 2017).
Недостатки – сложность и дороговизна конструкции, возможность поражения лазером культурных растений, отсутствие возможности уничтожения сорных растений в рядке и междурядьях.Disadvantages - the complexity and high cost of the design, the possibility of laser damage to cultivated plants, the inability to destroy weeds in a row and between rows.
Известен беспилотный робот для магнитно-импульсной обработки растений, включающий раму, управляемые колеса, систему управления и навигации с контрольно-измерительными приборами и систему питания, при этом он снабжен установленными на раме адаптером и модулем магнитно-импульсной обработки растений, выполненным в виде магнитно-импульсного активатора с индуктором (патент РФ №2630397, опубл. 2017).An unmanned robot for magnetic pulse treatment of plants is known, including a frame, steerable wheels, a control and navigation system with instrumentation and a power system, while it is equipped with an adapter mounted on the frame and a module for magnetic pulse treatment of plants, made in the form of a magnetic pulse activator with an inductor (RF patent No. 2630397, publ. 2017).
Недостатки - обработка только низкорастущих растений, отсутствует возможность выбора режимов работы в зависимости от культуры, отсутствие возможности автоматической адаптации к высоте растений, риск поражения магнито-импульсным полем культурных растений.Disadvantages - processing only low-growing plants, there is no possibility of choosing operating modes depending on the culture, the lack of the possibility of automatic adaptation to the height of plants, the risk of damage to cultivated plants by a magnetic pulse field.
Известен робот-пропольщик, содержащий раму, управляющие колеса, систему управления и навигации с контрольно-измерительными приборами, систему питания, три исполнительных привода, рабочий орган с двигателем постоянного тока и линейным приводом, датчик технического зрения, три направляющие с каретками, причем две направляющие выполнены в виде круглого стержня и крепятся к раме посредством опор, расположенных на концах направляющих, оси которых параллельны друг другу в горизонтальной плоскости и направлены в сторону движения робота-пропольщика, а третья направляющая выполнена в виде прямоугольного стержня, имеет жесткое крепление с каретками первой и второй направляющих (патент РФ №2703092, опубл. 2019).Known robot-weeder, containing a frame, control wheels, a control and navigation system with instrumentation, a power system, three actuators, a working body with a DC motor and a linear drive, a vision sensor, three guides with carriages, and two guides made in the form of a round rod and attached to the frame by means of supports located at the ends of the guides, the axes of which are parallel to each other in the horizontal plane and directed towards the movement of the robot-weeder, and the third guide is made in the form of a rectangular rod, has a rigid mount with the carriages of the first and the second guide (RF patent No. 2703092, publ. 2019).
Недостатки – использование механических передач в виде кареток для перемещения исполнительного механизма, требующих повышенной мощности источника постоянного тока, использование актуатора, содержащего электродвигатель, передаточный механизм и подвижный шток для перемещения рабочего органа для удаления сорняков.Disadvantages - the use of mechanical gears in the form of carriages to move the actuator, requiring increased power of the DC source, the use of an actuator containing an electric motor, a transmission mechanism and a movable rod to move the working body to remove weeds.
Наиболее близкий по технической сущности к предлагаемой конструкции и принятый авторами за прототип является робот-пропольщик, который содержит раму, управляющие колеса, систему управления и навигации с контрольно-измерительными приборами, систему питания, две шарико-винтовые передачи, каждая из которых состоит из винта, гайки и привода, датчик технического зрения, две направляющие с каретками, одна из которых выполнена в виде круглого стержня, а другая - прямоугольного стержня, рабочий орган с двигателем постоянного тока и линейным приводом (патент РФ № 2703775, опубл. 2019).The closest in technical essence to the proposed design and adopted by the authors as a prototype is a robot weeder, which contains a frame, control wheels, a control and navigation system with instrumentation, a power system, two ball screws, each of which consists of a screw , nuts and drives, a vision sensor, two guides with carriages, one of which is made in the form of a round rod, and the other is a rectangular rod, a working body with a DC motor and a linear drive (RF patent No. 2703775, publ. 2019).
Недостатки – использование для перемещения исполнительного механизма шарико-винтовых передач, применение актуатора для удаления сорняков, снижение возможности механического точечного удаления сорняков в рядке, повышенное потребление электроэнергии от источника постоянного тока.Disadvantages - the use of ball screws to move the actuator, the use of an actuator to remove weeds, a decrease in the possibility of mechanical spot removal of weeds in a row, increased electricity consumption from a direct current source.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволила выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the level of technology carried out by the applicant, including the search for patent scientific and technical sources of information and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the features of the claimed invention, but the definition from the list of identified analogues prototype as the closest in terms of the set of features of the analogue made it possible to identify the set of distinctive features that are essential in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed object, set forth in the claims.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технический результат предлагаемого изобретения сводится к разработке беспилотного робота-пропольщика для повышения качества прополки рядков и междурядий пропашных культур от сорных растений, уменьшения травмирования культурных растений за счет применения обработки высокой точности, снижения энергетических затрат при удалении сорных растений.The technical result of the invention is to develop an unmanned weeding robot to improve the quality of weeding rows and row-spacing of row crops from weeds, reduce injury to cultivated plants through the use of high-precision processing, reduce energy costs when removing weeds.
Беспилотный робот-пропольщик содержит раму, на которой установлены система управления и навигации, аккумуляторные батареи, система обнаружения и распознавания растений, четыре колеса для перемещения, каждое из которых содержит стойку с поворотным механизмом и приводится в действие при помощи отдельного двигателя постоянного тока через вращающийся вал, система управления работой цилиндрических линейных электродвигателей, два цилиндрических линейных электродвигателя, причем первый цилиндрический линейный электродвигатель расположен в раме горизонтально и включает подвижный статор и неподвижный наборный якорь, причем неподвижный наборный якорь состоит из магнитных втулок и немагнитных колец, второй цилиндрический линейный электродвигатель является вертикальным, присоединенным перпендикулярно к первому цилиндрическому линейному электродвигателю, и включающим в себя неподвижный статор и подвижный наборный якорь, причем подвижный наборный якорь состоит из магнитных втулок и немагнитных колец, в нижней части подвижного наборного якоря прикреплен двигатель постоянного тока, приводящий во вращение через вал режущий инструмент для механического удаления сорняков.The unmanned weeder robot contains a frame on which a control and navigation system, batteries, a plant detection and recognition system are installed, four wheels for moving, each of which contains a rack with a swivel mechanism and is driven by a separate DC motor through a rotating shaft , a control system for the operation of cylindrical linear electric motors, two cylindrical linear electric motors, the first cylindrical linear electric motor is located horizontally in the frame and includes a movable stator and a fixed stacking anchor, the fixed stacking anchor consists of magnetic bushings and non-magnetic rings, the second cylindrical linear electric motor is vertical, connected perpendicularly to the first cylindrical linear electric motor, and including a fixed stator and a movable stacked anchor, the movable stacked anchor consisting of magnetic bushings and non-magnetic rings , a DC motor is attached to the lower part of the movable type anchor, which drives the cutting tool through the shaft for mechanical weed removal.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 представлен общий вид беспилотного робота-пропольщика.In FIG. 1 shows a general view of an unmanned weeding robot.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Беспилотный робот-пропольщик содержит раму 1, на которой установлены система управления и навигации 2, аккумуляторные батареи 3, система обнаружения и распознавания растений 4, четыре колеса 5 для перемещения, каждое из которых содержит стойку 6 с поворотным механизмом (на чертеже не обозначен) и приводится в действие при помощи отдельного двигателя постоянного тока 7 через вращающийся вал 8, система управления работой цилиндрических линейных электродвигателей 9, два цилиндрических линейных электродвигателя (на чертеже не обозначены), причем первый цилиндрический линейный электродвигатель расположен в раме 1 горизонтально и включает подвижный статор 10 и неподвижный наборный якорь 11, причем неподвижный наборный якорь 11 состоит из магнитных втулок 12 и немагнитных колец 13, второй цилиндрический линейный электродвигатель является вертикальным, присоединенным перпендикулярно к первому цилиндрическому линейному электродвигателю, и включающим в себя неподвижный статор 14 и подвижный наборный якорь 15, причем подвижный наборный якорь 15 состоит из магнитных втулок 16 и немагнитных колец 17, в нижней части подвижного наборного якоря 15 прикреплен двигатель постоянного тока 18, приводящий во вращение через вал 19 режущий инструмент 20 для механического удаления сорняков 21.The unmanned weeder robot contains a
Беспилотный робот-пропольщик работает следующим образом.The unmanned weeding robot works as follows.
По командам установленной на раме 1 системы управления и навигации 2 при помощи двигателей постоянного тока 7, приводящих в действие колеса 5 через вращающийся вал 8 беспилотный робот-пропольщик перемещается в рядках с растениями. Для повышения маневренности в рядках с растениями каждое колесо 5 оснащено стойкой 6 с поворотным механизмом (на чертеже не показано), позволяющим поворачивать колесо 5 на любой необходимый угол поворота. В процессе перемещения беспилотного робота-пропольщика при помощи системы обнаружения и распознавания растений 4 определяются координаты сорняка 21, который уничтожается при помощи режущего инструмента 20, приводимого во вращение через вал 19 двигателем постоянного тока 18.According to the commands of the control and
Точность наведения режущего инструмента 20 для уничтожения сорняка 21 обеспечивается при помощи системы управления работой цилиндрических линейных электродвигателей 9 и двух цилиндрических линейных электродвигателей (на чертеже не обозначены), осуществляющих перемещение режущего инструмента 20 в горизонтальной и вертикальной плоскостях.The accuracy of pointing the
Первый цилиндрический линейный электродвигатель осуществляет перемещение режущего инструмента 20 в горизонтальной плоскости и состоит из подвижного статора 10, который перемещается в горизонтальной плоскости по неподвижному наборному якорю 11, состоящему из магнитных втулок 12 и немагнитных колец 13.The first cylindrical linear electric motor moves the
Второй цилиндрический линейный электродвигатель присоединен перпендикулярно к первому цилиндрическому линейному электродвигателю, осуществляет перемещение режущего инструмента 20 в вертикальной плоскости и состоит из вертикального неподвижного статора 14 и перемещаемого в вертикальной плоскости подвижного наборного якоря 15, состоящего из магнитных втулок 16 и немагнитных колец 17. The second cylindrical linear electric motor is connected perpendicularly to the first cylindrical linear electric motor, moves the
Электропитание оборудования беспилотного робота-пропольщика осуществляется от аккумуляторных батарей 3.The power supply of the equipment of the unmanned weeding robot is carried out from
Новизна технического решения обусловлена тем, что на раме беспилотного робота-пропольщика установлены система управления работой цилиндрических линейных электродвигателей, два цилиндрических линейных электродвигателя, причем первый цилиндрический линейный электродвигатель расположен в раме горизонтально и включает подвижный статор и неподвижный наборный якорь, причем неподвижный наборный якорь состоит из магнитных втулок и немагнитных колец, второй цилиндрический линейный электродвигатель является вертикальным, присоединенным перпендикулярно к первому цилиндрическому линейному электродвигателю, и включающим в себя неподвижный статор и подвижный наборный якорь, причем подвижный наборный якорь состоит из магнитных втулок и немагнитных колец, в нижней части подвижного наборного якоря прикреплен двигатель постоянного тока, приводящий во вращение через вал режущий инструмент для механического удаления сорняков.The novelty of the technical solution is due to the fact that on the frame of the unmanned weeding robot there is a control system for the operation of cylindrical linear electric motors, two cylindrical linear electric motors, the first cylindrical linear electric motor is located horizontally in the frame and includes a movable stator and a fixed type-setting anchor, and the fixed type-setting anchor consists of magnetic bushings and non-magnetic rings, the second cylindrical linear motor is vertical, attached perpendicular to the first cylindrical linear motor, and includes a fixed stator and a movable stacking anchor, and the movable stacking anchor consists of magnetic bushings and non-magnetic rings, in the lower part of the movable stacking anchor a DC motor is attached, which drives a cutting tool through a shaft for mechanical weed removal.
По сравнению с прототипом у предлагаемого изобретения следующие преимущества:Compared with the prototype, the present invention has the following advantages:
- повышается точность уничтожения сорняков в рядках и междурядьях;- increases the accuracy of the destruction of weeds in rows and aisles;
- снижается опасность травмирования культурных растений;- the risk of injury to cultivated plants is reduced;
- уменьшается потребление электроэнергии в полевых условиях.- reduced power consumption in the field.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021123506A RU2766888C1 (en) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | Unmanned weeding robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021123506A RU2766888C1 (en) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | Unmanned weeding robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2766888C1 true RU2766888C1 (en) | 2022-03-16 |
Family
ID=80736843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021123506A RU2766888C1 (en) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | Unmanned weeding robot |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2766888C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN207322127U (en) * | 2017-10-30 | 2018-05-08 | 南京工程学院 | A kind of polyhouse-based agriculture robot based on machine vision |
CN208300228U (en) * | 2018-05-10 | 2019-01-01 | 镇江临泰农业科技有限公司 | A kind of facility plastic greenhouse weed-eradicating robot |
WO2019133575A1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-07-04 | Dcentralized Systems, Llc | Autonomous mobile platform with harvesting system and pest and weed suppression systems |
RU2694588C1 (en) * | 2019-01-25 | 2019-07-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Robot-weeder with fertigation function |
CN211672116U (en) * | 2020-02-14 | 2020-10-16 | 南京林业大学 | Control circuit for vegetable greenhouse weeding robot |
-
2021
- 2021-08-06 RU RU2021123506A patent/RU2766888C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN207322127U (en) * | 2017-10-30 | 2018-05-08 | 南京工程学院 | A kind of polyhouse-based agriculture robot based on machine vision |
WO2019133575A1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-07-04 | Dcentralized Systems, Llc | Autonomous mobile platform with harvesting system and pest and weed suppression systems |
CN208300228U (en) * | 2018-05-10 | 2019-01-01 | 镇江临泰农业科技有限公司 | A kind of facility plastic greenhouse weed-eradicating robot |
RU2694588C1 (en) * | 2019-01-25 | 2019-07-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) | Robot-weeder with fertigation function |
CN211672116U (en) * | 2020-02-14 | 2020-10-16 | 南京林业大学 | Control circuit for vegetable greenhouse weeding robot |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101589705B (en) | Laser weeding robot | |
RU2703092C1 (en) | Robot-weeder | |
CN107690280B (en) | Weeding device | |
CN101412217B (en) | Autonomous field robot | |
CN101456182B (en) | Intelligent robot welding device using large-scale workpiece | |
CN102696294B (en) | Weeding robot with adjustable center of gravity for paddy fields | |
Michaels et al. | Vision-based high-speed manipulation for robotic ultra-precise weed control | |
KR100784830B1 (en) | Harvesting robot system for bench cultivation type strawberry | |
CN102550202B (en) | Small-sized inter-row weeding robot for paddy fields | |
CN104782326A (en) | Intelligent agricultural robot moving platform | |
LU503171B1 (en) | Terrain self-adaption unmanned weeding robot for hillside orchard | |
CN103329653B (en) | A kind of intelligent comprehensive weeding by machine in orchard machine | |
CN102612874A (en) | Intelligent inter-row mechanical weeding machine | |
RU2766888C1 (en) | Unmanned weeding robot | |
CN111758424A (en) | Automatic device of pinching of field cotton | |
CN113632779A (en) | Laser intelligent weeding robot and weeding method | |
Dong et al. | Time-optimal guidance control for an agricultural robot with orientation constraints | |
JP7152351B2 (en) | Harvesting method and fruit and vegetable harvesting device | |
CN202524721U (en) | Intelligent inter-plant row mechanical weeding machine | |
RU2703775C1 (en) | Robot-weeder | |
CN106561093A (en) | Laser weeding robot based on four-degree-of-freedom parallel mechanism | |
CN113467453A (en) | Inspection robot and method for controlling inspection robot to run based on fuzzy PID | |
RU2694588C1 (en) | Robot-weeder with fertigation function | |
Stuhne et al. | Automated Suckering of Vines with a Mobile Robot and a Torque-Controlled Suckering Tool | |
CN215003685U (en) | Detection robot |