Phát triển drone chăm sóc cây công nghiệp
Máy bay không người lái (drone) có thể giám sát, chăm sóc cây trồng trên các diện tích lớn, cắt giảm đáng kể nhân công lao động...
Chăm sóc cây trồng diện tích lớn
Vừa qua, Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ (CESTI), thuộc Sở Khoa học và Công nghệ TPHCM đã tổ chức sự kiện giới thiệu ứng dụng máy bay không người lái của TS Đặng Xuân Ba và cộng sự nhằm hỗ trợ đưa giải pháp, công nghệ và thiết bị từ các trường, viện, doanh nghiệp công nghệ, hiệp hội, văn phòng xúc tiến thương mại ra thị trường, phục vụ nhu cầu ứng dụng công nghệ trong hoạt động sản xuất - kinh doanh của doanh nghiệp.
Sản phẩm máy bay không người lái của nhóm thiết kế được thử nghiệm hoạt động.
Hiện nay, drone trở thành một phần không thể thiếu trong nông nghiệp thông minh, giúp người dân đối phó với những thách thức và thu được nhiều lợi ích to lớn. Theo đó, hiệu quả chính nằm ở khả năng điều chỉnh chúng.
Đây là nơi mà việc sử dụng công nghệ drone có thể thực sự trở thành người thay đổi cuộc chơi. Bằng việc truy cập vào một kho dữ liệu khổng lồ, người nông dân có thể tăng sản lượng cây trồng, tiết kiệm thời gian, giảm bớt phí tổn và thể hiện với độ đúng đắn và chính xác chưa từng có.
Nhận thấy tiềm năng to lớn của drone trong nông nghiệp, TS Đặng Xuân Ba và nhóm nghiên cứu gồm sinh viên và kỹ sư trẻ tại Bộ môn Tự động Điều khiển, Khoa Điện - Điện tử, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM bắt đầu nghiên cứu, phát triển drone cho mục đích chăm sóc cây công nghiệp trên diện tích lớn từ năm 2020.
Drone của nhóm có trọng lượng không tải lên đến 60kg, trang bị 4 động cơ điện với khả năng nâng hạ ấn tượng, đồng thời được điều khiển bằng 4 hệ thống vi xử lý, được bảo vệ bằng hai lớp trong mỗi hộp điều khiển, giúp hạn chế tác động của thời tiết và môi trường đối.
Động cơ sử dụng viên pin nặng 15kg được nhập khẩu từ Mỹ, với dung lượng lên đến 46.000 mAh, cho phép drone hoạt động liên tục trong khoảng 45 phút ở điều kiện không tải. Mặt nắp pin của drone được làm từ nhựa PLA+ với tính năng nhẹ và bền, giúp thiết bị chống va đập tốt hơn.
Đặc biệt, nhóm đã nghiên cứu một thuật toán để ước tính khối lượng tải của drone thông qua cơ chế nhiễu động của thùng chứa. Thông tin về nhiễu động được truyền đến bộ điều khiển trung tâm để tính toán khối lượng tải và điều chỉnh mức tiêu thụ năng lượng cho phù hợp. Điều này giúp drone hoạt động ổn định và an toàn khi khối lượng tải thay đổi.
TS Đặng Xuân Ba cùng sinh viên nghiên cứu.
Thông số ấn tượng
TS Đặng Xuân Ba cho biết, thuật toán ước tính khối lượng tải của drone nhằm loại bỏ việc sử dụng các cảm biến và hệ thống điện phức tạp trên drone, giúp tăng tính linh hoạt và ổn định của hệ thống, cũng như giảm chi phí.
Tuy nhiên, thuật toán này cần phải được điều chỉnh bởi những người có kinh nghiệm và kiến thức chuyên môn để đảm bảo sự phù hợp. Nhóm đang làm việc để đơn giản hóa việc điều chỉnh các thông số để người không có kiến thức chuyên môn có thể dễ dàng thiết lập chúng.
Hệ thống khung nâng các bộ phận của drone cũng được phát triển bởi nhóm, giúp tối ưu hóa vị trí đặt thùng chứa và pin sao cho drone hoạt động ổn định, giảm chi phí nhập khẩu và dễ dàng thay thế thiết bị cũng như bảo hành. Thùng chứa được thiết kế với nhiều dung tích khác nhau, từ 20 đến 70 lít tùy theo mục đích sử dụng.
Hệ thống phun nước sử dụng hai máy bơm để đưa nước từ bình chứa ra các béc phun. Drone được trang bị 4 vòi phun ly tâm với tầm phun tối đa lên đến hơn 4 mét. Theo tính toán, với diện tích 1 hecta, drone cần di chuyển khoảng 2,5 km, tốc độ 40 km/giờ và tốc độ phun 6 lít/phút. Như vậy, drone chỉ cần khoảng gần 4 phút để hoàn thành việc phun nước trên toàn diện tích.
Người điều khiển drone sử dụng một thiết bị tương tự như máy tính với màn hình cảm ứng và các nút bấm. Tay cầm kết nối với drone thông qua Internet và người dùng có thể thiết lập các thông số trên màn hình để drone tự động hoạt động.
Ngoài ra, nhóm còn phát triển các thuật toán bổ sung để mở rộng các tính năng như xác định vị trí, giám sát hoạt động của drone và thống kê dữ liệu. Drone còn được trang bị đèn LED để người quản lý có thể theo dõi hành trình của nó trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc trong buổi tối.
Theo nhóm nghiên cứu, phiên bản hiện tại của mẫu drone đang trong giai đoạn thử nghiệm để hoàn thiện các tính năng kỹ thuật và đảm bảo tính an toàn. Nhóm cũng đang tiếp tục chỉnh sửa để sản phẩm có một hình thức đẹp hơn trong tương lai.
TS Đặng Xuân Ba cho biết, tỷ lệ nội địa hóa sản phẩm của sản phẩm là khoảng 40%. Trong đó, động cơ, pin và cánh quạt được nhập khẩu. Nhóm tự phát triển khung nâng, chương trình điều khiển và thiết bị điều khiển từ xa. Giá dự kiến cho một sản phẩm là từ 250 triệu đồng đến 350 triệu đồng.
Ứng dụng thiết bị bay không người lái được xem là một giải pháp hỗ trợ nông dân trên toàn cầu, đặc biệt sản xuất quy mô nhỏ tại các nước châu Á có thể giải quyết một số thách thức còn tồn tại trong nông nghiệp. Drone nông nghiệp cho phép nông dân đo lường và quan sát sự biến đổi của cây trồng.
Việc gieo hạt, chăm sóc cây trồng tự động và giám sát chặt chẽ sức khỏe cây trồng cũng giúp tăng năng suất và lợi nhuận. Hơn nữa, drone cũng có thể tính toán mật độ và sức khỏe của cây trồng và cung cấp biểu đồ nhiệt, cảnh báo cho nông dân khi cây trồng cần nhiều nước hay ít hơn.
