Робот-пропольщик
ROBOT-WEEDER

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к роботизированному транспортному средству, а также к способу с применением робота для автоматического удаления сорняков пропашных культур режущим инструментом в рядке и междурядьях.
Известен беспилотный робот для лазерной обработки растений, при этом он содержит 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).
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).
К недостаткам известных технических решений следует отнести: отсутствие возможности уничтожения сорных растений в рядке и междурядьях.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному роботу-прополыцику является робототехническое средство Hortibot (http:vmw.tehnologyreview.com/news/408225/robotic-farmer/), состоящее из рамы, управляемых колес, системы управления и навигации с контрольно-измерительными приборами, системы питания, которое обеспечивает выполнение широкого спектра работ в интенсивных технологиях возделывания садов. Оснащается оно различными технологическими модулями: опрыскиватель-гербицидник, рыхлитель-пропольщик, косилка.
К недостаткам известных технических решений следует отнести: отсутствие возможности механического точечного удаления сорняков в рядке и адаптироваться к различным видам растений.
Технический результат - повышение качества прополки рядков и междурядий пропашных культур от сорных растений, снижение травмирования культурных растений за счет применения точечной обработки.
Указанный технический результат достигается роботом-прополыциком, содержащим раму, управляющие колеса, систему управления и навигации с контрольно-измерительными приборами, систему питания, согласно изобретению дополнительно содержит две шарико-винтовые передачи, каждая из которых состоит из винта, гайки и привода, 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, при этом первая шарико-винтовая передача и первая направляющая с кареткой крепятся к раме посредством подшипниковых узлов, расположенных на концах винта и направляющей, оси которых параллельно друг другу в горизонтальной плоскости и направлены в сторону движения робота-прополыцика, при этом вторая шарико-винтовая передача и вторая направляющая с кареткой крепятся на гайке первой шарико-винтовой передачи и на первой каретке с помощью подшипниковых узлов, оси винта второй шарико-винтовой передачи и второй направляющей которых параллельны друг другу в вертикальной плоскости и перпендикулярны осям винта первой шарико-винтовой передачи и первой направляющей, при этом рабочий орган имеет соединение с двигателем постоянного тока и линейным приводом, которые последовательно расположены вертикально друг за другом, и которые жестко крепятся со второй кареткой и гайкой второй шарико-винтовой передачи, в нижней части рамы установлен датчик технического зрения.
Изобретение поясняется чертежом.
На фигуре изображен общий вид робота-прополыцика.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключается в следующем.
Предлагаемый робот-прополыцик состоит из рамы 1, управляющих колес 2, системы управления и навигации с контрольно-измерительными приборами 3, системы питания 4, двух шарико-винтовых передач, расположенных перпендикулярно друг другу одна на другой, каждая из которых состоит из винта 5, гайки 6 и привода 7 и крепятся следующим образом. Сначала на раму 1 крепятся первая шарико-винтовая передача и направляющая 8, представленная в виде круглого стержня с кареткой 9 посредством подшипников узлов 10, которые расположены на концах винта 5 первой шарико-винтовой передачи и направляющей 8. При этом оси винта 5 первой шарико-винтовой передачи и направляющей 8 располагаются параллельно относительно друг друга в горизонтальной плоскости и направлены в сторону движения робота-прополыцика. Далее вторая шарико-винтовая передача и направляющая 11, представленная в виде прямоугольного стержня с кареткой 12 устанавливаются на каретку 9 и гайку 6 первой шарико-винтовой передачи с помощью подшипниковых узлов 10 таким образом, чтобы оси винта 5 второй шарико-винтовой передачи и направляющей 11 располагались в вертикальной плоскости параллельно относительно друг друга и перпендикулярно осям винта 5 первой шарико-винтовой передачи и направляющей 8.
Для уничтожения сорняков предусмотрен режущий инструмент рабочего органа 13, который соединяется с двигателем постоянного тока 14 и линейным приводом (актуатором) 15 между собой и жестко крепятся с кареткой 12 и гайкой 6 второй шарико-винтовой передачи расположенных в вертикальной плоскости последовательно друг за другом.
Для определения сорняков в рядке и междурядьях в нижней части рамы 1 устанавливается датчик технического зрения 16.
Работа робота-прополыцика осуществляется следующим образом.
С помощью системы управления и навигации с контрольно-измерительными приборами 3 робот-прополыцик заезжает в рядки с растениями. В автоматическом режиме с помощью датчика технического зрения 16, установленного спереди в нижней части рамы 1 определяются координаты расположения сорняков в рядке.
Режущий инструмент рабочего органа 13, соединенный с двигателем постоянного тока 14 и линейным приводом (актуатором) 15 перемещается к сорняку по определенным координатам и располагается над сорняком следующим образом. Если сорняк и режущий инструмент рабочего органа 13 находятся на некотором расстоянии друг от друга в продольном направлении, т.е. параллельно движению робота-прополыцика, то перемещение рабочего органа 13 осуществляется включением привода 7 первой шарико-винтовой передачи, состоящей из винта 5 и гайки 6, установленной на раме 1 с помощью подшипниковых узлов 10, расположенных на концах винта 5. Винт 5 вращаясь, перемещает гайку 6, а вместе с ней и вторую шарико-винтовую передачу, которая крепится с одной стороны на гайке 6 посредством подшипникового узла 10, расположенного на одном из концов винта 5 второй шарико-винтовой передачи. С другой стороны вторая шарико-винтовая передача, установленная на каретке 9 с помощью подшипникового узла 10 перемещаясь, скользит по поверхности направляющей 8, представленной в виде круглого стержня, которая крепится концами к раме 1 подшипниковыми узлами 10.
Если сорняк и режущий инструмент рабочего органа 13 находятся на некотором расстоянии друг от друга в поперечном направлении, то перемещение рабочего органа 13 осуществляется включением привода 7 второй шарико-винтовой передачи. При вращении винта 5 второй шарико-винтовой передачи перемещается гайка 6, а вместе с ней и каретка 12, на которой жестко крепятся линейный привод (актуатор) 15, двигатель постоянного тока 14, рабочий орган 13 соединенные последовательно друг за другом в вертикальной плоскости. При этом каретка 12 скользит по поверхности направляющей 11, представленной в виде прямоугольного стержня, которая жестко крепится концами с кареткой 9 и гайкой 6 первой шарико-винтовой передачи.
Когда режущий инструмент рабочего органа 13 находится над сорняком, то включаются двигатель постоянного тока 14, а за ним и линейный привод (актуатор) 15, который перемещает рабочий орган 13 вертикально вниз, тем самым срезая сорняк и взрыхляя почву рядом с ним.
Таким образом, робот-прополыцик, в автоматическом режиме уничтожает сорняки в рядках и междурядьях, а также взрыхляет почву рядом с ними, обеспечивая дополнительно кислородное питание к корням культурных растений. Точечная обработка позволяет повысить качество прополки рядков и междурядий пропашных культур от сорных растении, а также снизить травмирование культурных растений.