УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ВЫРАЩИВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для точного земледелия и автоматизированного выращивания сельскохозяйственных культур как в защищенном, так и не защищенном грунте.
Известно устройство для точного земледелия и автоматизированного выращивания сельскохозяйственных культур как в защищенном, так и не защищенном грунте (заявка на изобретение США US 20210100178), состоящее из роботизированного устройства с креплением для первой рабочей головки для подачи растений в контейнеры для приема растений, содержащее первую линейную направляющую для перемещения крепления для первой рабочей головки вдоль первой оси и содержащее вторую линейную направляющую для перемещения первой линейной направляющей вместе с креплением для первой рабочей головки вдоль второй оси.
Соответственно, подача растений, в частности и после посева, осуществляется с помощью роботизированного устройства. С этой целью первая рабочая головка прикреплена, предпочтительно съемным способом, к роботизированному устройству. Съемный прием первой рабочей головки предпочтительно управляется блоком управления. Для того, чтобы иметь возможность перемещать первую рабочую головку внутри приемного барабана в желаемое место, например, одну из установок в контейнерах для приема растений, (по меньшей мере) двухосный направляющий узел или приводной узел снабжен первой линейной направляющей и второй линейной направляющей. Направляющий узел предпочтительно соединен с приводным устройством, например: электродвигателем, которое обеспечивает перемещение вдоль первой или второй оси. Приводное устройство предпочтительно управляется электронным блоком управления. Чтобы иметь возможность добраться до любого места внутри приемных контейнеров завода, электронный блок управления координирует движение первой рабочей головки роботизированного устройства с вращением приемного барабана. Для целенаправленного управления контейнерами для приема растений электронный блок управления может включать программу управления, которая будет действовать во время работы устройства для выращивания растений.
Недостатками известной конструкции являются конструкционные ограничения и сложность барабана, ограниченная площадь выращивания и отсутствие осветительных приборов, спектр лучей которых максимально приближен к оптимальному для растений естественному свету.
Наиболее близким к заявленному решению является устройство для выращивания растений в открытом грунте (https://farm.bot), робот-садовник, который может сажать и поливать растения и следить за садом. Farmbot представляет собой раму с управляемыми высотой, шириной и длиной, на которую установлено крепление со сменными насадками для посадки семян, полива и удаления сорняков. Пластиковые детали, из которых изготовлен бот, можно напечатать на 3D-принтере.
FarmBot Genesis выполняет различные задачи, автоматически прикрепляя различные инструменты к универсальному инструментальному креплению, в том числе инжектор для высева, дождевальную насадку и инструмент для прополки сорняков. Машина способна выпалывать посадочную область с помощью средства прополки сорняков, с помощью камеры идентифицируются сорняки путем сравнения всех растений в этой области с местоположениями посадочных семян.
Недостатком данной конструкции является малая полезная площадь для выращивания растений.
Технической задачей предлагаемой конструкции является увеличение полезных площадей выращивания сельскохозяйственных культур путем применения принципа многоярустности, а также улучшение качества выращиваемой продукции за счет внедрения систем искусственного освещения осветительными приборами, спектр лучей которых максимально приближен к оптимальному для растений естественному свету.
Поставленная в полезной модели задача решается в устройстве для автоматизированного выращивания сельскохозяйственных культур и точного земледелия, представляющее собой раму с управляемыми высотой, шириной и длиной, вертикальную тележку, перемещающуюся от двух шаговых двигателей с помощью троса вдоль стеллажей на роликовых опорах по направляющим, оснащенную кареткой, перемещающейся вертикально вдоль оси тележки с помощью шагового двигателя, с закрепленной на ней телескопической стрелой с кронштейном для крепления съемных насадок, кроме того управление всеми приводами осуществляется блоком контроллера, отличающееся тем, что рама представляет собой сварной металлический каркас стеллажного типа из вертикальных балок, на которых на определенной высоте установлены стеллажи с растениями в лотках, которые в свою очередь снабжаются питательным раствором, подаваемым с помощью насоса из резервуара, причем на уровнях стеллажей установлены осветительные приборы, спектр лучей от которых максимально приближен к оптимальному для растений естественному свету.
Техническим результатом применения полезной модели является увеличение производительности путем увеличения площадей выращивания и применения искусственного освещения.
Предлагаемое устройство иллюстрируется следующими фигурами. На фиг. 1 представлен общий вид устройства, на фиг. 2 представлен вид сбоку, на фиг. 3 представлен вид на лотки, на которых размещаются растения.
Устройство состоит из двух механизированных узлов. Первый узел представляет собой конструкцию, состоящую из сварного металлического каркаса стеллажного типа из вертикальных балок 1, на которых на определенной высоте установлены стеллажи, в свою очередь на этих стеллажах размещается лоток 2 с растениями, по которым в свою очередь, по связывающим трубам 3 протекает питательный раствор, подаваемый с помощью насоса 4 из резервуара 5. Также на уровнях стеллажей установлены осветительные приборы 6, спектр лучей которых максимально приближен к оптимальному для растений естественному свету.
Второй узел представляет вертикальную тележку, установленную сбоку от первого узла 7, способную перемещаться вдоль стеллажей на специальных роликовых опорах 8 по специальным направляющим (рельсам). Привод тележки осуществляется с помощью двух шаговых двигателей 9, установленных рядом с роликовыми опорами, двигатели передают движение тележке с помощью троса 10, протянутого по всей длине тележки, которая путем наматывания на барабан привода осуществляет движение тележки. Также на тележке установлена каретка 11, перемещающаяся вертикально вдоль оси тележки по направляющей с помощью шагового двигателя, таким образом осуществляется возможность производить работы на разных уровнях первого узла. На каретке установлены телескопическая стрела 12, способная выдвигаться и производить работы по всей площади рабочего пространства стеллажа первого узла, и привод телескопического устройства, представленный шаговым двигателем. На телескопической стреле установлен кронштейн 13, на который имеется возможность установки съемных насадок, с помощью которых осуществляются непосредственно сами работы. Управление всеми приводами и агрегатами устройства выполняется электронным блоком контроллера 14 по заранее заложенной программе через ЭВМ.
Работает устройство следующим образом. На стеллажи устанавливаются лотки 2, в которые размещаются ростки или семена сельскохозяйственной культуры, с помощью насоса 4 из резервуара 5 в лотки 2 по трубам 3 подается питательный раствор, управление которым осуществляется блоком контроллера 14 по заранее заложенному алгоритму, искусственными осветительными приборами 6 поддерживается требуемый световой режим в процессе выращивания, далее оператором производится подготовка необходимого материала и программируется алгоритм работы устройства с помощью ЭВМ. Готовая программа работы загружается в электронный блок контроллера 14, который, управляя исполнительными механизмами, производит посадку семян, мониторинг параметров среды (температура, влажность, кислотность, визуальный мониторинг с помощью камеры с машинным зрением), сбор готового урожая. Перемещение тележки 7 относительно горизонтальной плоскости вдоль стеллажей производится с помощью двух шаговых двигателей 9, которые, наматывая на приводной барабан трос 10, приводят ее в движение. Перемещение в вертикальной плоскости производится кареткой 11 посредством шагового двигателя, который перемещает каретку 11 вдоль вертикальной оси тележки 7. Конструкция каретки позволяет с помощью одной каретки 11 обслуживать несколько стеллажей 2, в данном случае три. Переход на следующий уровень стеллажей 2 выполняется следующим образом: тележка 7 посредством шаговых двигателей 9 и троса 10 перемещается в крайнее положение первого узла, далее каретка 11, двигаясь относительно вертикально оси тележки 7, перемещается на другой уровень стеллажей 2, а далее выполняется алгоритм работы, заложенный в электронный блок управления 14. Непосредственные работы по посадке, мониторингу, сборке и т.д. выполняются специальными съемными насадками, которые устанавливаются на кронштейн 13, который в свою очередь перемещается в горизонтальной плоскости посредством выдвижения телескопической стрелы 12. Все работы автоматизированы и производятся по заранее заложенному алгоритму в электронный блок управления 14.