TMO - Nhóm nghiên cứu thuộc Bộ môn Tự động Điều khiển, Khoa Điện - Điện tử, (thuộc Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM) đã nghiên cứu, sáng chế thành công máy bay không người lái (drone) với mục đích chăm sóc cây công nghiệp trên diện tích lớn.

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. Với tính hiệu quả cao, nhanh chóng, giải phóng sức lao động, lại bảo vệ sức khỏe cho nông dân, việc ứng dụng drone vào chăm sóc cây trồng được người dân chú trọng triển khai.

Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động, hiệu quả chính nằm ở khả năng điều chỉnh chúng. 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 thực hiện chăm sóc cây trồng như phun thuốc trừ sâu, gieo hạt…với độ đúng đắn và chính xác cao. Nhận thấy tiềm năng to lớn của drone trong nông nghiệp, ngay từ năm 2020, nhóm nghiên cứu 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.

Drone của nhóm nghiên cứu 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. Đại diện nhóm nghiên cứu 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.

Bên cạnh đó, đang tiếp tục nghiên cứu 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.

Về 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.

Nhóm nghiên cứu và sản phẩm drone được sáng chế phục vụ nông nghiệp. (Ảnh: HA ).

Như vậy, drone chỉ cần khoảng gần 4 phút để hoàn thành việc phun nước trên toàn diện tích 1ha. 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. Đại diện nhóm nghiên cứu 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.

Thời gian qua, nhiều nông dân ở các địa phương trên cả nước ứng dụng drone vào chăm sóc cây trồng, nhất là trong việc phun phân bón lá, thuốc bảo vệ thực vật. Drone giúp giải quyết được việc thiếu hụt công lao động nông nghiệp, bảo vệ sức khỏe cho nông dân. Việc áp dụng drone vào chăm sóc cây trồng trong ngành nông nghiệp còn nhiều dư địa phát triển, drone áp dụng ở những cánh đồng lớn, rộng hàng chục héc-ta sẽ phát huy tối đa hiệu quả.

Không chỉ thuận lợi trong chăm sóc, drone còn được ứng dụng theo dõi quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng nhờ việc thu thập và phân tích dữ liệu chính xác trên diện tích lớn, các khu vực sản xuất tập trung, đặc biệt ở các khu vực có địa hình phức tạp. Đồng thời, thiết lập bản đồ thể hiện khu vực sâu bệnh và khu vực cây trồng bị thiếu dinh dưỡng, cung cấp cho nông dân các số liệu thống kê có ý nghĩa trong công tác quản lý và chăm sóc, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho nông dân khi canh tác trên những cánh đồng nông nghiệp có diện tích lớn.

Hoàng Sơn

Tin nổi bật