RU2792475C1 - Беспилотный летательный аппарат для отбора колосьев пшеницы с зернами лучших посевных качеств - Google Patents
Беспилотный летательный аппарат для отбора колосьев пшеницы с зернами лучших посевных качеств Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792475C1 RU2792475C1 RU2022133330A RU2022133330A RU2792475C1 RU 2792475 C1 RU2792475 C1 RU 2792475C1 RU 2022133330 A RU2022133330 A RU 2022133330A RU 2022133330 A RU2022133330 A RU 2022133330A RU 2792475 C1 RU2792475 C1 RU 2792475C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ears
- wheat
- uav
- grains
- computing unit
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области робототехники и аграрной техники, в частности к конструкции беспилотного летального аппарата (БПЛА), применяемого в сельском хозяйстве для отбора созревших в полевых условиях колосьев пшеницы с зернами лучших посевных качеств. БПЛА содержит закрепленные в корпусе вычислительный блок, систему передвижения, радиомодуль, навигационную систему, видеокамеру, модуль управления, устройство среза колосьев и их перемещения в емкость сбора колосьев, электронные весы. Емкость сбора колосьев установлена на электронных весах, информационный выход которых подключен к вычислительному блоку, модуль управления выполнен с возможностью управления устройством среза колосьев и их перемещения в емкость сбора колосьев, а также с возможностью подсчета количества колосьев. Реализуется функция отбора колосьев пшеницы с зернами лучших посевных качеств, определяется средний вес колосьев. 1 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области робототехники и аграрной техники, в частности к конструкции беспилотного летального аппарата (БПЛА), применяемого в сельском хозяйстве для отбора колосьев пшеницы с зернами лучших посевных качеств.
Уровень техники
Известно, что зерна пшеницы, которые формируются в колосе на главном стебле, имеют значительно лучшие посевные и урожайные качества, нежели зерна со стеблей второго и следующих порядков. Для отбора зерен с лучшими посевными качествами, колосья главного стебля срезаются отдельно перед уборкой участка (делянки), сохраняются, а зерно, полученное от них, высевается раздельно, в соответствующих питомниках для оценки с исходными формами. Таким методом в 1915 году селекционер В.И. Желткевич на Мироновской селекционной станции отобрал около 300 лучших колосьев из местной венгерской «Банатки» и на их основе создал всемирно известный сорт озимой мягкой пшеницы Украинка 0246 (Шелепов В.В. и др. Пшеница: история, морфология, биология, селекция. ЗАТ Мироновка, 2009. - 575 с. (см. стр. 102-103)).
Метод, включающий операцию по отбору колосьев с заданными признаками, положен в основу ряда запатентованных изобретений. Например, известен способ отбора высокопродуктивных селекционных образцов озимых зерновых культур, включающий учет массы зерна в фазу полной спелости с вычислением коэффициента удельной продуктивности, отличающийся тем, что высокопродуктивные селекционные образцы выделяют по максимальному показателю индекса продуктивности растений (ИПР), который определяется в фазу полного созревания по длине колоса, числу зерен в колосе и массе зерна с колоса, по формуле: ИПР=(ЧЗ × ВЗ) /ДК, где ЧЗ - число зерен, шт.; ВЗ - масса зерна с колоса, г; ДК - длина колоса, (см. пат. РФ №2710056, кл. A01H 1/04)
Недостаток известного способа - трудоемок, колосья отбираются ручным способом. Современный уровень науки и техники позволяет решать задачу по автоматизации отбора колосьев с заданными признаками на основе методов машинного зрения, компьютерного обучения и БПЛА.
В работе (Пронозин А.Ю. и др. Автоматическое фенотипирование морфологии колоса тетра- и гексаплоидных видов пшеницы методами компьютерного зрения. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2021; 25(1):71-81. DOI 10.18699/VJ21.009) показано, что использование технологий компьютерной обработки цифровых изображений позволяет анализировать до девяти количественных признаков, описывающих форму, размер и остистость колосьев пшеницы.
В большинстве случаев БПЛА снабжены видеокамерами с высоким разрешением и мощными вычислительными системами, что предоставляет возможности их использования для отбора колосьев пшеницы с заданными признаками.
Известна конструкция БПЛА, предназначенная для автоматизированного опрыскивания растений (US 20130068892 A1, Desa et al., 21.03.2013). Данное решение представляет собой БПЛА, на борту которого установлена система опрыскивания растений, соединенная с емкостью с жидким химикатом и управляемая подачей жидкости через помпу. БПЛА управляется с помощью вычислительной системы, получая команды от пользователя, управляющего БПЛА с помощью беспроводного пульта управления.
Недостаток данной конструкции - ограниченная функциональность, обусловленная тем, что БПЛА не может осуществлять необходимые работы самостоятельно без участия пользователя, т.е. работать в автоматическом режиме.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятое авторами за прототип является БПЛА для обработки растений содержащий: корпус, внутри которого установлены: аккумулятор, вычислительный блок, блок памяти, навигационная система, средства беспроводной приема-передачи информации, винтомоторная группа, система обработки растений (СОР), емкость с химикатами, соединенная с СОР, модуль управления СОР, датчик уровня химикатов, видеокамера, причем вычислительный блок выполнен с возможностью обработки данных, полученных от видеокамеры и передачи данных модулю управления, вычислительный блок связан с датчиком уровня химикатов, который выполнен с возможностью формирования сигнала о необходимости дозаправки химикатов и датчиком контроля заряда аккумулятора, который выполнен с возможностью формирования сигнала о необходимости замены аккумулятора (см. пат. РФ №2710056, кл. A01H 1/04).
Недостаток известного решения - ограничены функциональные возможности, а именно, отсутствует функция отбора колосьев пшеницы с заданными признаками, характеризующими наличие в этих колосьях зерен лучших посевных качеств.
Раскрытие изобретения
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к расширению функциональных возможностей БПЛА, а именно, к реализации функций отбора колосьев пшеницы с зернами лучших посевных качеств и определению среднего веса колосьев.
Технический результат достигается тем, что в БПЛА для отбора колосьев пшеницы с зернами лучших посевных качеств содержащий: корпус, модуль управления, видеокамеру, навигационную систему, радиомодуль, вычислительный блок, систему передвижения БПЛА, емкость, причем вычислительный блок выполнен с возможностью обмена данными с видеокамерой, модулем управления, системой передвижения БПЛА, навигационной системой и радиомодулем, отличающийся тем, что в него дополнительно введены: устройство среза колосьев и их перемещения в емкость сбора колосьев, электронные весы, причем, емкость сбора колосьев установлена на электронных весах, информационный выход которых подключен к вычислительному блоку, модуль управления выполнен с возможностью управления устройством среза колосьев и их перемещения в емкость сбора колосьев, а также с возможностью подсчета количества колосьев, помещенных в емкость сбора колосьев.
Краткое описание чертежей
На фиг. представлена структурная схема БПЛА для отбора колосьев пшеницы с зернами лучших посевных качеств.
Осуществление изобретения
БПЛА для отбора колосьев пшеницы с зернами лучших посевных качеств содержит: (фиг.) корпус 1, вычислительный блок 2, систему 3 передвижения БПЛА, радиомодуль 4, навигационную систему 5, видеокамеру 6, модуль управления 7, устройство 8 среза колосьев и их перемещения в емкость 9 сбора колосьев, электронные весы 10. Перечисленные элементы 2 - 10 закреплены в корпусе 1.
Вычислительный блок 2 построен на микроконтроллере, который обменивается данными с элементами 3 - 7 и 10, подключенными к выводам микроконтроллера; система 3 передвижения БПЛА содержит винтомоторную группу, аккумулятор и систему управления винтомоторной группой под действием сигналов, поступающих от вычислительного блока 2; радиомодуль 4 (предназначен для беспроводной приема-передачи информации) представляет собой трансивер ISM диапазона для организации автоматизированного управления БПЛА пользователем; навигационная система 5, предназначена для организации автоматического управления передвижением БПЛА над заданной территорией и может быть выполнена на базе чипов, работающих в системах GPS/ГЛОНАСС/Galileo/BeiDou; видеокамера 6 предназначена как для ориентации БПЛА в пространстве с препятствиями, так для получения цифровых изображений колосьев, вычислительный блок 2 выявляет в цифровых изображениях признаки колосьев, характеризующие в них наличие зерен с высокими посевными качествами и если такие признаки имеются, то формирует сигнал на срезание данного колоса, этот сигнал поступает в модуль управления 7; модуль управления 7 предназначен для управления устройством 8 среза колосьев и их перемещения в емкость 9 сбора колосьев; информация от электронных весов 10 поступает в вычислительный блок 2, который формирует команды для системы 3 передвижения БПЛА в район выгрузки колосьев, при достижении заданного веса емкости 9 в зависимости от ее наполнения колосьями.
БПЛА для отбора колосьев пшеницы с зернами лучших посевных качеств работает следующим образом.
Допустим, необходимо отобрать колосья, с заданными признаками. Растения находятся на участке, предназначенном для выращивания семенного зерна, и расположены параллельными рядами. БПЛА, используя алгоритмы ориентации, заложенные в программное обеспечение вычислительного блока 2, а также исходные данные, получаемые от видеокамеры 6, движется между рядами со скоростью позволяющей, обнаруживать колосья с заданными признаками. Обнаружив такие колосья, БПЛА приближается к ним на расстояние, позволяющее автоматически с использованием устройства 8 срезать эти колосья и помещать их в емкость 9. После прохождения первого ряда БПЛА заходит на второй ряд, используя при этом и/или алгоритмы ориентации по данным видеокамеры 6 и/или команды пользователя, получаемые с использованием радиомодуля 4 и/или системы навигации 5. После прохождения второго ряда БПЛА заходит на третий ряд и т.д. В вычислительный блок 2 непрерывно поступает информация от электронных весов 10 и от модуля управления 7 о количестве помещенных в емкость 9 колосьев. При достижении заданного веса, собранных в емкость 9 колосьев, вычислительный блок 2 подает системе 3 передвижения БПЛА команды о необходимости выгрузки колосьев в заданном пользователем месте. Вычислительный блок 2 рассчитывает средний вес одного колоса и сохраняет эту информацию в памяти, для ее анализа пользователем. Вес одного колоса является одним из признаков, характеризующих посевные качества зерен этого колоса.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет преимущество: расширены функциональные возможности, а именно, БПЛА реализует функцию отбора созревших в полевых условиях (питомниках) колосьев пшеницы с зернами лучших посевных качеств и дополнительно предоставляет пользователю информацию о среднем весе отобранных колосьев и их количестве.
Claims (1)
- Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) для отбора колосьев пшеницы с зернами лучших посевных качеств содержащий: корпус, модуль управления, видеокамеру, навигационную систему, радиомодуль, вычислительный блок, систему передвижения БПЛА, емкость, причем вычислительный блок выполнен с возможностью обмена данными с видеокамерой, модулем управления, системой передвижения БПЛА, навигационной системой и радиомодулем, отличающийся тем, что в него введены: устройство среза колосьев и их перемещения в емкость сбора колосьев, электронные весы, причем емкость сбора колосьев установлена на электронных весах, информационный выход которых подключен к вычислительному блоку, модуль управления выполнен с возможностью управления устройством среза колосьев и их перемещения в емкость сбора колосьев, а также с возможностью подсчета количества колосьев, помещенных в емкость сбора колосьев.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2792475C1 true RU2792475C1 (ru) | 2023-03-22 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130068892A1 (en) * | 2010-06-04 | 2013-03-21 | Hazry Bin Desa | Flying apparatus for aerial agricultural application |
RU179386U1 (ru) * | 2017-08-09 | 2018-05-11 | Общество с ограниченной ответственностью "АГРОДРОНГРУПП" (ООО "АГРОДРОНГРУПП") | Беспилотный летательный аппарат для обработки растений |
RU2710056C1 (ru) * | 2019-07-05 | 2019-12-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный научный центр "Владикавказский научный центр Российской академии наук" | Способ отбора высокопродуктивных селекционных образцов озимых зерновых культур |
CN111837678A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-30 | 江苏大学 | 一种烟草飞行打顶机器人 |
CN113841532A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-12-28 | 中国农业科学院烟草研究所(中国烟草总公司青州烟草研究所) | 一种基于无人机的烟草打顶和抑芽一体化*** |
CN114402995A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-04-29 | 北京市农林科学院智能装备技术研究中心 | 空地协同的玉米去雄方法、***及空中无人去雄机 |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130068892A1 (en) * | 2010-06-04 | 2013-03-21 | Hazry Bin Desa | Flying apparatus for aerial agricultural application |
RU179386U1 (ru) * | 2017-08-09 | 2018-05-11 | Общество с ограниченной ответственностью "АГРОДРОНГРУПП" (ООО "АГРОДРОНГРУПП") | Беспилотный летательный аппарат для обработки растений |
RU2710056C1 (ru) * | 2019-07-05 | 2019-12-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный научный центр "Владикавказский научный центр Российской академии наук" | Способ отбора высокопродуктивных селекционных образцов озимых зерновых культур |
CN111837678A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-30 | 江苏大学 | 一种烟草飞行打顶机器人 |
CN113841532A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-12-28 | 中国农业科学院烟草研究所(中国烟草总公司青州烟草研究所) | 一种基于无人机的烟草打顶和抑芽一体化*** |
CN114402995A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-04-29 | 北京市农林科学院智能装备技术研究中心 | 空地协同的玉米去雄方法、***及空中无人去雄机 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11580731B2 (en) | Systems, devices, and methods for in-field diagnosis of growth stage and crop yield estimation in a plant area | |
US10039231B2 (en) | System for measuring plant attributes using a priori plant maps | |
Kulbacki et al. | Survey of drones for agriculture automation from planting to harvest | |
US20180120133A1 (en) | Correcting bias in parameter monitoring | |
US20180047177A1 (en) | Systems, devices, and methods for monitoring and assessing characteristics of harvested specialty crops | |
CN1802891B (zh) | 品种*** | |
EP3316208A1 (en) | Correcting bias in agricultural parameter monitoring | |
KR102318141B1 (ko) | 농작 관리 시스템 및 농작물 수확기 | |
USRE37574E1 (en) | Method and apparatus for mapping crop quality | |
US10255387B2 (en) | Modeling of crop growth for desired moisture content of bovine feedstuff and determination of harvest windows for high-moisture corn using field-level diagnosis and forecasting of weather conditions and observations and user input of harvest condition states | |
EP0723740A1 (en) | Crop harvester | |
BR102016018669B1 (pt) | Sistema de gerador de rota de colheita, e, métodoimplementado por computador para gerar uma rota de colheita para uma máquina de colheita | |
WO2016118686A1 (en) | Modeling of crop growth for desired moisture content of targeted livestock feedstuff for determination of harvest windows using field-level diagnosis and forecasting of weather conditions and observations and user input of harvest condition states | |
US10185790B2 (en) | Modeling of crop growth for desired moisture content of targeted livestock feedstuff for determination of harvest windows using field-level diagnosis and forecasting of weather conditions and observations and user input of harvest condition states | |
EP3994973A1 (en) | Method and system for optical yield measurement of a standing crop in a field | |
EP3998585A1 (en) | Method and system for optical yield measurement of a standing crop in a field | |
EP3991539A1 (en) | Method and system for optical yield measurement of a standing crop in a field | |
CN110210408B (zh) | 基于卫星与无人机遥感结合的作物生长预测***及方法 | |
US9639903B2 (en) | Crop yield per location measurer | |
CN107111843B (zh) | 谷粒管理***以及联合收割机 | |
JP5806997B2 (ja) | 農作業情報管理装置及び農作業情報管理システム | |
RU2792475C1 (ru) | Беспилотный летательный аппарат для отбора колосьев пшеницы с зернами лучших посевных качеств | |
CN107491724B (zh) | 一种冬小麦穗分化期识别方法及装置 | |
US20160217230A1 (en) | Modeling of crop growth for desired moisture content of bovine feedstuff and determination of harvest windows for corn earlage using field-level diagnosis and forecasting of weather conditions and field observations | |
CN116399401B (zh) | 一种基于人工智能的农业种植***及方法 |