Устройство для уничтожения колорадских жуков на посадках картофеля
DEVICE FOR COLORADO POTATO BEETLES ELIMINATION

Изобретение относится к технике для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве и может быть использовано для сбора и уничтожения колорадского жука путем обработки побегов картофеля инсектицидом в местах появления жуков, а также сбрасывания их с растений в специальные лотки для сбора.
Известен навесной опрыскиватель ОН-400 (Винокуров,В.Н. Машины и механизмы лесного хозяйства и садово-паркового строительства : учеб. для вузов по специальностям "Лесное хоз-во" и "Садово-парковое и ландшафт. стр-во" направления подгот. дипломир. специалистов "Лесное хоз-во и ландшафт. стр-во" / В. Н. Винокуров, Г. В. Силаев, А. А. Золотаревский ; под ред. В.Н. Винокурова. - М. : Академия, 2004. - 397 с.), состоящий из рамы, резервуара для жидкости, насоса, опрыскивающих форсунок, пульта управления, редуктора и цепной передачи. Опрыскиватель работает следующим образом - жидкость из резервуара при помощи насоса под давлением подается в опрыскивающие форсунки, через которые происходит распыление. Насос приводится в действие от вала отбора мощности трактора через карданный вал и редуктор. От редуктора при помощи цепной передачи вращение передается на коленчатый вал насоса. Через пульт управления происходит регулирование расхода жидкости из резервуара. Уничтожение жуков достигается путем опрыскивания всего поля картофеля инсектицидом.
К недостаткам устройства относится нерационально большой расход инсектицида на обработку, поскольку распыление происходит непрерывно в течение всего времени обработки, вследствие этого опрыскиваются не только кусты с насекомыми, но и здоровые растения, а также обширные пространства между ними. Кроме экономических потерь это также серьезно отражается на экологичности итогового продукта. Вторым серьезным недостатком является высокая цена данного решения, которая складывается из расходов на закупку инсектицида, применение трактора, а также оплаты труда водителя.
Известен агрегат для сбора и утилизации насекомых-вредителей (RU 2 538 824 C1, публикация патента: 10.01.2015), включающий камеры обдува с соплами, источник избыточного давления воздуха, механизмы ликвидации насекомых, механизмы утилизации насекомых и удаления их остатков из камер обдува, выполненные в виде шнековых транспортеров. Данное устройство собирает жуков в специальные бункеры, сбивая их при помощи мощных воздушных потоков из сопел обдува.
К недостаткам устройства относится большое энергопотребление - компрессоры постоянно работают на полную мощность, и для их питания требуется мощный источник энергии, кроме того, жуки есть не на каждом кусте, а также их нет в промежутках между кустами. Кроме того, для перемещения устройства по посадкам предполагается использовать трактор или человеческую силу, что приводит к дополнительным затратам при применении.
Ближайшим аналогом является устройство для сбора колорадского жука с приусадебных участков (РФ 2148910 A01M5/04, публикация патента: 20.05.2000), которое содержит раму с опорными колесами, на которой расположен механизм сбрасывания жуков в специальные лотки. Устройство позволяет улучшить качество сбора колорадского жука, благодаря механическому воздействию на кусты картофеля, вызывающему вибрации, сбивающие жуков с листьев в лотки для сбора.
Недостатком устройства является малая экономическая эффективность - требуется мускульная сила, что серьезно увеличивает стоимость использования. Кроме того, только механический способ уничтожения жуков не обеспечивает достаточной эффективности работы, поскольку, в отличие от взрослых особей жуков, личинки не стряхиваются с листьев.
Необходимость в ручном труде устраняется за счет применения электродвигателей, соединенных через контроллер с автономным источником питания (АИП). Кроме того, дополнительно к контроллеру подключены модуль GPS и камера контроля курса, что позволяет реализовать самоходную платформу, перемещающуюся по посадкам растений без помощи человека. Недостаточная эффективность работы устраняется за счет установки разбрызгивателя инсектицида, соединенного с баком для хранения инсектицида, а также соединенного через контроллер с блоком обработки изображений, который в свою очередь соединен с камерой системы распознавания.  Блок-схема устройства представлена на фигуре 1.
На фигуре 2 представлена конструкция устройства.
Рама устройства 1 исполняет роль каркаса для всей системы. Колеса приводятся в движение электродвигателями 2, они присоединены к деталям 3. Детали 3 присоединяются к раме 1 с помощью винтов 4, которые вставляются через отверстия в раме 1 и в пазы деталей 3. На платформе рамы размещаются курсовая камера 5, модуль GPS 6, соединенные с контроллером 7.
Снизу рамы устройства установлена камера системы распознавания 8 для съемки обрабатываемого растения, соединенная с блоком обработки изображений 9. В свою очередь выход блока 9 соединен со входом контроллера 7. Контроллер 7 также соединен с распылителем инсектицида 10, который в свою очередь соединен с баком с инсектицидом 11. Блок механического воздействия на растения 12 закреплен под платформой на раме 1 и также соединен с контроллером 7, а под блоком 12 находятся лотки для сбора сбитых жуков 13. Автономный источник питания 14 соединен с контроллером 7.
Устройство работает следующим образом:
Устройство устанавливается на посадки картофеля и после включения начинает движение по ряду растений. Контроллер принимает данные от GPS модуля и камеры контроля курса и формирует управляющие сигналы для электродвигателей, которые приводят устройство в движение и обеспечивают корректировку курса. В процессе движения камера системы распознавания делает снимки кустов картофеля и передает их на блок обработки изображений. Блок обработки изображений при помощи специальных алгоритмов анализирует снимки и определяет наличие на них жуков или личинок колорадского жука. При положительном определении наличия насекомых на данном растении на контроллере формируется управляющий сигнал для включения распылителя инсектицида, который распыляет яд из бака для хранения инсектицида, а также для включения системы механического уничтожения жуков. Для питания контроллер подключен к автономному источнику питания.
Опытный образец системы реализован в отделении ОАР Томского Политехнического Университета. Рама устройства выполнена из металла, колеса взяты от садовой тачки WB 6204S, в качестве электродвигателей установлены электродвигатели 1118-6104008 стеклоподъёмника 12V 30 Вт. Для систем технического зрения используются веб-камеры Logitech C270, управляющий компьютер и устройство обработки изображений реализованы на ноутбуке ASUS KJ750. Система опрыскивания включает в себя пластиковый бак для хранения инсектицида,  насос погружной DC 3-5V, а также форсунку распылителя 513 ASpro 2934. Система сбрасывания жуков состоит из двух резиновых лопаток, шарнирно закреплённых на раме и двигателя ВАЗ-2104/2109/2121, приводящего их в движение. В качестве батареи на опытном образце применяется литий-полимерная батарея HRB Lipo 2s Hubsan H501S батарея 7,4 V 2600 mAh.