TỔNG QUAN về NGÀNH điều KHIỂN tự ĐỘNG hóa

MỤC LỤC CH ƯƠ NG I: T NG Ổ QUAN VỀỀ NGÀNH ĐIỀỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tự động hóa ? 1.2 Vai trò tự động hóa NGUỒN GỐC RA ĐỜI CỦA NHỮNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG THÔNG MINH 2.1 Những năm đầu hệ thống tự động hóa 2.2 Sự tiến hệ thống tự động hóa kỷ 20 2.3 Hiện trạng hệ thống tự động hóa cơng nghiệp ngành sản xuất ỨNG DỤNG CỦA TỰ ĐỘNG HÓA 3.1 Các ứng dụng quan trọng .6 3.2 Các ứ ng d ụ ng gầần đầy .9 KHÓ KHĂN, HẠN CHẾ CỦA TỰ ĐỘNG HÓA 13 4.1 Khó khăn 13 4.2 Hạn chế để tự động hóa 13 CHƯƠNG II: ỨNG D ỤNG C ỦA T Ự Đ ỘNG HÓA TRONG NÔNG NGHI ỆP - NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO 14 THÁCH THỨC CHO NGÀNH NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO 14 NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO LÀ GÌ ? 15 Ứ NG D Ụ NG C ỦA ĐIỀỀU KHIỂN – TỰ ĐỘNG HĨA TRONG NƠNG NGHIỆP 16 Lao động tự động Robot 16 Máy kéo không người lái 16 Gieo hạt trồng trọt 17 Tưới tiêu tự động hóa 18 Làm cỏ chăm sóc mùa màng 19 Thu hoạch mùa màng, trồng 20 Giảm lao động, tăng suất hiệu công việc 20 Máy bay không người lái để chụp ảnh phân tích trồng 21 Trồng từ không 21 Máy bay phun thuốc bảo vệ thực vật 22 Giám sát phân tích thời gian thực 23 Trang trại kết nối: Cảm biến IoT 24 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tự động hóa ? Tự động hóa điều khiển tự động, việc sử dụng nhiều hệ thống điều khiển cho thiết bị hoạt động máy móc, xử lý nhà máy, nồi hơi, lò xử lý nhiệt, chuyển mạch mạng điện thoại, đạo ổn định tàu thủy, máy bay ứng dụng khác với người can thiệp tối thiểu giảm Một số quy trình hồn tồn tự động 1.2 Vai trị tự động hóa  Một số q trình lớn bao gồm hệ điện, lọc dầu, hóa chất, nhà máy thép, nhựa, nhà máy xi măng, nhà máy phân bón, giấy bột giấy nhà máy, ô tô lắp ráp xe tải, sản xuất máy bay, sản xuất thủy tinh, nhà máy tách khí tự nhiên, thực phẩm đồ uống chế biến, đóng hộp đóng chai sản xuất loại khác phận  Tự động hóa q trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ lao động sản xuất đại Với loại sản phẩm có số lượng lớn (hàng tỉ năm) đinh, bóng đèn điện, khóa kéo, phụ kiện cửa tự động, v v.thì khơng thể sử dụng q trình sản xuất thủ cơng để đáp ứng sản lượng yêu cầu với giá thành nhỏ  Trong nhiều trường hợp, lợi nhuận riêng đơn vị sản phẩm bé Chỉ có sản xuất tập trung với số lượng lớn dây chuyền tự động, suất cao làm cho giá thành sản phẩm thấp, hiệu kinh tế cao Sử dụng trình sản xuất tự động hóa trình độ cao trường hợp cần thiết  Tự động hóa thay đổi tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc công nhân, khâu độc hại, nặng nhọc, có tính lặp lặp lại nhàm chán, khắc phục dần khác lao động trí óc lao động chân tay Lợi ích lớn tự động hóa tiết kiệm lao động, nhiên, sử dụng để tiết kiệm lượng nguyên vật liệu nâng cao chất lượng với độ xác cao Thuật ngữ "tự động hóa", lấy cảm hứng từ máy tự động, chưa sử dụng rộng rãi trước năm 1947, Ford thành lập phận tự động hóa Trong thời gian ngành công nghiệp áp dụng nhanh chóng điều khiển phản hồi, mà giới thiệu năm 1930 Tự động hóa thực phương tiện khác bao gồm khí, thủy lực, khí nén, điện, điện tử máy tính, thường kết hợp Các hệ thống phức tạp, chẳng hạn nhà máy đại, máy bay tàu thủy thường sử dụng tất kỹ thuật kết hợp NGUỒN GỐC RA ĐỜI CỦA NHỮNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG THƠNG MINH Cơng nghệ tự động phát triển nhanh song song với giới đại Đặc biệt máy móc, hệ thống tự động áp dụng nhà máy, khu sản xuất Hầu hết hoạt động công nghiệp tự động hóa với mục tiêu khác Các hệ thống tự động thông minh giúp thúc đẩy sản xuất giảm chi phí lao động Vậy thì, nguồn gốc từ đâu mà tự động hóa lại ngày phát triển mạnh mẽ 2.1 Những năm đầu hệ thống tự động hóa Ban đầu, khái niệm phát triển robot tự động hóa chưa cơng nhận giới Bởi lúc hầu hết nhiều người cịn mơ hồ robot tự động Vào năm 1913, Công ty Ford Motor giới thiệu dây chuyền lắp ráp sản xuất xe Những hệ thống tự động coi tiên phong ngành tự động hóa sản xuất Trước đó, xe chế tạo đội ngũ công nhân lành nghề kỹ Sau tự động hóa sản xuất cải thiện sản xuất tăng doanh thu cho công ty Hơn nữa, hệ thống tự động thông minh giảm thời gian lắp ráp xe từ 12 xe xuống tiếng rưỡi xe Dây chuyền lắp ráp sản xuất công ty Ford 2.2 Sự tiến hệ thống tự động hóa kỷ 20 Trong năm đầu 1930, Nhật Bản nước đầu việc phát triển tự động hóa Nó tiền đề cho tự động hóa áp dụng vào sản xuất cơng nghiệp Đến thời điểm này, phần cịn lại giới bắt đầu đánh giá cáo tự động hóa Đồng thời họ nghiên cứu phát triển hệ thống tự động nhiều Từ năm 1939 đến năm 1945 chiến tranh giới diễn ra, tự động hóa sử dụng Nó áp dụng máy bay chiến đấu, máy bay hạ cánh, tàu chiến xe tăng Dây chuyền lắp ráp máy bay chiến đấu Messerschmitt Bf 109G-6s nhà máy sản xuất máy bay Đức Nhật Bản đầu hàng Mỹ lực lượng đồng minh vào năm 1945 Sau chương trình tái thiết cơng nghiệp bắt đầu Dựa chương trình cơng nghệ ưu việt thay phương thức lỗi thời Những điều giúp Nhật Bản trở thành cơng ty hàng đầu giới tự động hóa cơng nghiệp Hàng loạt hãng xe ô tô Honda, Toyota, Nissan sản xuất loại xe chất lượng cao Vào tháng 11 năm 1966, Toyota mở nhà máy Takaoka, tỉnh Aichi 2.3 Hiện trạng hệ thống tự động hóa cơng nghiệp ngành sản xuất Các robot cơng nghiệp chí cịn có khả tính tốn chất lượng cao Các yếu tố mức độ hoạt động hệ thống tầm nhìn cải thiện Tuy nhiên, hệ thống tự động thông minh cần hoạt động giám sát người Ngoài ra, chúng linh hoạt phù hợp để sử dụng ngành công nghiệp vừa nhỏ Hầu hết hệ thống tự động phụ thuộc vào khả máy tính, phần mềm Sự tích hợp tối ưu hóa thành phần khác tạo nên hệ thống sản xuất tối ưu ỨNG DỤNG CỦA TỰ ĐỘNG HÓA 3.1 Các ứng dụng quan trọng Tổng đài điện thoại tự động giới thiệu vào năm 1892 với điện thoại quay số Đến năm 1929, 31,9% hệ thống Bell tự động Chuyển mạch điện thoại tự động ban đầu sử dụng chân không khuếch đại ống chuyển mạch điện cơ, mà tiêu thụ lượng điện lớn Khối lượng gọi cuối phát triển nhanh mà lo sợ hệ thống điện thoại tiêu thụ hết sản lượng điện, khiến Bell Labs để bắt đầu nghiên cứu bóng bán dẫn Logic thực qua điện thoại chuyển mạch rơ le nguồn cảm hứng cho máy tính kỹ thuật số Máy thổi chai thủy tinh thương mại thành công mơ hình tự động giới thiệu vào năm 1905 Máy cơng trình, điều hành phi hành đồn hai người đàn ơng làm việc ca 12 giờ, sản xuất 17.280 chai 24 giờ, so với 2.880 chai thực phi hành đồn sáu người đàn ơng trẻ em trai làm việc cửa hàng ngày Chi phí thực chai máy 10-12 cent tổng so với $ 1,80 cho gộp theo thợ thủy tinh xứ dẫn sử dụng người giúp đỡ Máy thổi chai thủy tinh năm 1905 Ổ điện cắt phát triển cách sử dụng lý thuyết điều khiển Ổ điện cắt sử dụng phần khác máy mà khác biệt xác phải trì phần Trong cán thép, kim loại để kéo dài qua cặp lăn, mà phải chạy tốc độ liên tục nhanh Trong báo làm cho tờ giấy co lại xung quanh sấy nóng xếp theo nhóm, mà phải chạy với tốc độ chậm liền Ứng dụng ổ điện cắt máy giấy năm 1919 Một phát triển quan trọng ngành công nghiệp thép kỷ 20 liên tục lăn rộng dải, phát triển Armco vào năm 1928 Xưởng làm giấy năm 1919 Trước tự động hóa nhiều chất hóa học thực theo lô Năm 1930, với việc sử dụng rộng rãi công cụ sử dụng điều khiển, người sáng lập Công ty Dow Chemical ủng hộ sản xuất liên tục Máy công cụ tự động mà di dời bàn tay khéo léo để họ vận hành trai người lao động khơng có tay nghề phát triển James Nasmyth năm 1840 Máy công cụ tự động với điều khiển số (NC) sử dụng băng giấy đục lỗ năm 1950 Điều sớm phát triển thành điều khiển số máy tính (CNC) Máy cơng cụ tự động James Nasmyth Ngày tự động hóa mở rộng thực tất loại thực tế sản xuất lắp ráp trình Một số trình lớn bao gồm hệ điện, lọc dầu, hóa chất, nhà máy thép, nhựa, nhà máy xi măng, nhà máy phân bón, giấy bột giấy nhà máy, ô tô lắp ráp xe tải, sản xuất máy bay, sản xuất thủy tinh, nhà máy tách khí tự nhiên, thực phẩm đồ uống chế biến, đóng hộp đóng chai sản xuất loại khác phận Robot đặc biệt hữu ích ứng dụng độc hại phun sơn ô tô Robot sử dụng để lắp ráp mạch điện tử Hàn ô tô thực với robot hàn tự động sử dụng ứng dụng đường ống dẫn 3.2 Các ứng dụng gần  Bán lẻ tự động Đồ ăn thức uống Các ngành công nghiệp bán lẻ thực phẩm bắt đầu áp dụng tự động hóa q trình đặt hàng; McDonald giới thiệu hình cảm ứng đặt hàng hệ thống toán nhiều nhà hàng mình, giảm nhu cầu nhiều nhân viên thu ngân Đại học Texas Austin giới thiệu đầy đủ quán cà phê tự động địa điểm bán lẻ Một số quán ăn nhà hàng sử dụng điện thoại di động máy tính bảng " ứng dụng "để làm cho trình đặt hàng hiệu khách hàng đặt hàng toán thiết bị họ Một số nhà hàng tự động phân phối thực phẩm cho khách hàng bảng sử dụng hệ thống băng tải Việc sử dụng robot sử dụng để thay nhân viên chờ đợi Ki ốt chọn tự động McDonald Quán cà phê tự động hoàn toàn Dubai Cửa hàng Nhiều siêu thị cửa hàng chí cịn nhỏ nhanh chóng đưa checkout tự hệ thống giảm nhu cầu sử dụng lao động tốn Mua sắm trực tuyến coi hình thức bán lẻ tự động tốn tốn thơng qua tự động xử lý giao dịch trực tuyến hệ thống Các hình thức tự động hóa phần thiếu mua sắm trực tuyến, ví dụ việc triển khai robot kho tự động áp dụng Amazon sử dụng Hệ thống Kiva Hệ thống Kiva Amazon  Khai thác tự động Liên quan đến việc loại bỏ lao động người từ khai thác trình Các ngành cơng nghiệp khai thác mỏ q trình chuyển đổi theo hướng tự động hóa Hiện cịn địi hỏi số lượng lớn nguồn lực người, đặc biệt giới thứ ba, nơi chi phí lao động thấp nên có động lực để tăng hiệu thơng qua tự động hóa Tự động hóa khai thác hầm lò  Camera giám sát tự động The Defense Advanced Research Cơ quan Dự án (DARPA) bắt đầu nghiên cứu phát triển chương trình giám sát tự động (VSAM) giám sát trực tiếp và, năm 1997 1999, giám sát video không khí (AVS) chương trình, từ năm 1998 đến năm 2002 Hiện nay, có lớn nỗ lực diễn cộng đồng phát triển tầm nhìn đến hồn toàn tự động theo dõi giám sát hệ thống Video giám sát tự động giám sát người phương tiện thời gian thực môi trường bận rộn Hiện có hệ thống giám sát tự động dựa môi trường mà họ thiết kế chủ yếu để quan sát, ví dụ, nhà, ngồi trời khơng khí, lượng cảm biến mà hệ thống tự động xử lý tính di động cảm biến, ví dụ, máy ảnh đứng yên so với máy ảnh điện thoại di động Mục đích hệ thống giám sát để ghi lại tài sản quỹ đạo đối tượng khu vực định, tạo cảnh báo thông báo cho quan định trường hợp xảy kiện cụ thể 10 Camera giám sát tự động giao thơng nhìn thấy biển số xe  Hệ thống đường cao tốc tự động Khi nhu cầu an tồn tính di động phát triển khả công nghệ nhiều hơn, quan tâm đến tự động hóa phát triển Tìm kiếm để thúc đẩy phát triển giới thiệu loại xe hoàn toàn tự động đường cao tốc, Quốc hội Hoa Kỳ ủy quyền nhiều $ 650,000,000 sáu năm cho hệ thống giao thơng thơng minh (ITS) dự án trình diễn năm 1991 Surface Intermodal Luật Giao thông hiệu (ISTEA) Quốc hội luật hóa ISTEA " Bộ trưởng Giao thơng Vận tải có trách nhiệm xây dựng đường cao tốc tự động xe nguyên mẫu mà từ hệ thống xe đường cao tốc thơng minh hồn tồn tự động tương lai phát triển Phát triển phải bao gồm nghiên cứu yếu tố người để đảm bảo thành công mối quan hệ người-máy Mục tiêu chương trình phải có người đường cao tốc hoàn toàn tự động theo dõi kiểm tra tự động hoạt động vào năm 1997 Hệ thống chứa lắp đặt thiết bị xe có động có "[ISTEA 1991, phần B, mục 6054 (b)] Full tự động hóa thường định nghĩa khơng cần kiểm sốt kiểm sốt hạn chế trình điều khiển; tự động hóa thực thơng qua kết hợp cảm biến, máy tính, hệ thống thơng tin liên lạc xe dọc theo đường Hoàn toàn tự động lái xe sẽ, lý thuyết, cho phép khoảng cách xe gần tốc độ cao hơn, nâng cao lực giao thông nơi xây dựng đường bổ sung chất không thể, chấp nhận mặt trị, hay tốn Điều khiển tự động tăng cường an tồn giao thông cách giảm hội cho lỗi lái xe, mà nguyên nhân phần lớn vụ tai nạn xe giới Lợi ích tiềm khác bao gồm cải thiện chất lượng khơng khí (như kết giao thông hiệu chảy), tăng tiết kiệm nhiên liệu, spin-off công nghệ tạo trình nghiên cứu phát triển liên quan đến hệ thống đường cao tốc tự động  Quản lý chất thải tự động Tự động xe tải thu gom rác thải ngăn chặn cần thiết phải nhiều người lao động giảm bớt mức độ lao động cần thiết để cung cấp dịch vụ 11 Xe gom rác tự động Robot Mỹ  Tự động hóa cơng nghiệp Giao dịch tự động hóa cơng nghiệp chủ yếu tự động hóa sản xuất, kiểm sốt chất lượng quy trình xử lý vật liệu Bộ điều khiển dùng chung cho quy trình cơng nghiệp bao gồm điều khiển logic lập trình máy tính Một xu hướng gia tăng sử dụng máy tầm nhìn để cung cấp chức kiểm tra hướng dẫn robot tự động, một tiếp tục gia tăng việc sử dụng robot Hiệu lượng q trình cơng nghiệp trở thành ưu tiên cao Các công ty bán dẫn Infineon Technologies cung cấp 8-bit ứng dụng vi điều khiển ví dụ tìm thấy điều khiển động cơ, máy bơm mục đích chung, người hâm mộ, ebikes để giảm tiêu thụ lượng tăng hiệu KHÓ KHĂN, HẠN CHẾ CỦA TỰ ĐỘNG HÓA 4.1 Khó khăn  Dễ bị hư hỏng: Một hệ thống tự động có mức giới hạn trí thơng minh, bị trục trặc gây việc ngồi ý muốn Do phải kiểm tra bảo trì định kỳ  Khơng thể đốn trước / chi phí phát triển q mức: Các nghiên cứu phát triển chi phí tự động hố q trình vượt q chi phí tiết kiệm cách tự động hóa thân  Chi phí ban đầu cao: Việc tự động hóa sản phẩm thực vật thường đòi hỏi đầu tư ban đầu lớn so với chi phí đơn vị sản phẩm, chi phí tự động hóa lan truyền nhiều sản phẩm thời gian 12  Đối mặt với tình trạng thất nghiệp: Khi máy móc tự động hóa thay lao động tay chân dẫn đến làm việc thấp yêu cầu người lao động phải có kiến thức cao để thay đổi cơng việc 4.2 Hạn chế để tự động hóa  Công nghệ để tự động hóa tất nhiệm vụ mong muốn  Nhiều hoạt động sử dụng tự động hóa có số lượng lớn vốn đầu tư sản xuất với khối lượng lớn sản phẩm, làm cho trục trặc vô tốn nguy hiểm Do đó, số nhân viên cần thiết để đảm bảo toàn chức hệ thống cách an toàn chất lượng sản phẩm trì  Là q trình trở nên ngày tự động, có lao động lưu cải tiến chất lượng để đạt Đây ví dụ hai giảm dần trở chức hậu cần  Khi ngày nhiều q trình trở thành tự động, có q trình khơng tự động cịn lại Đây ví dụ kiệt sức hội Tuy nhiên mơ hình cơng nghệ thiết lập giới hạn vượt qua giới hạn trước Những hạn chế Nhiều vai trị người q trình cơng nghiệp nằm ngồi phạm vi tự động hóa Nhân lực trình độ nhận dạng mẫu, hiểu ngơn ngữ khả sản xuất ngôn ngữ tốt khả hệ thống khí máy tính đại Nhiệm vụ yêu cầu đánh giá chủ quan tổng hợp liệu cảm giác phức tạp, chẳng hạn mùi hương âm thanh, nhiệm vụ cấp cao lập kế hoạch chiến lược, yêu cầu chuyên môn người Trong nhiều trường hợp, việc sử dụng người chi phí-hiệu so với phương pháp học tự động hóa nhiệm vụ cơng nghiệp Vượt qua trở ngại đường để đưa giả thuyết sau khan kinh tế CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG CỦA TỰ ĐỘNG HĨA TRONG NƠNG NGHIỆP - NƠNG NGHIỆP CƠNG NGHỆ CAO 13 THÁCH THỨC CHO NGÀNH NÔNG NGHIỆP CƠNG NGHỆ CAO Trên trái đất có 7.5 tỷ người sinh sống, số tăng lên, với dự đoán Liên Hợp Quốc đạt 9,7 tỷ vào năm 2050 Với dân số mang đến nhiều thách thức cho ngành nông nghiệp công nghệ cao Tổ chức Lương thực Nơng nghiệp Liên Hợp Quốc dự đốn cần phải tăng 70% sản lượng lương thực toàn giới vài thập kỷ tới để ni sống dân số vào năm 2050 Tăng cường sản xuất nơng nghiệp đến mức khơng phải mục tiêu dễ dàng, kỹ sư nông dân ngày hợp tác để tạo giải pháp cơng nghệ cao, hay cịn gọi nơng nghiệp xác trang trại thơng minh Nơng nghiệp ngành sản xuất lâu đời người, chắn khơng xa lạ với thay đổi công nghệ Các cách mạng công nghiệp kỷ 19 20 thay công cụ cầm tay máy cày kéo ngựa động xăng phân bón hóa học Hiện nay, tiếp tục chứng kiến thay đổi khác nông nghiệp nhờ cách mạng công nghiệp mới, cách mạng vè cơng nghệ, hay cịn gọi Cơng nghiệp 4.0 NƠNG NGHIỆP CƠNG NGHỆ CAO LÀ GÌ ? Nơng nghiệp công nghệ cao hay nông nghiệp thông minh nông nghiệp xác liên quan đến việc tích hợp công nghệ tiên tiến vào công đoạn canh tác 14 có để tăng hiệu sản xuất chất lượng nơng sản Điều giúp cải thiện chất lượng sống cho nông dân cách giảm lao động nặng nhọc công việc tẻ nhạt Một cánh đồng, trang trại trông sau 50 đến 100 năm nữa? Đây câu hỏi đặt nhiều nhà khoa học giới Chúng ta phải giải vấn đề tăng dân số, biến đổi khí hậu vấn đề lao động, điều cần có hỗ trợ nhiều từ cơng nghệ Mọi khía cạnh nơng nghiệp hưởng lợi từ tiến công nghệ, từ việc trồng tưới nước đến chăm sóc trồng thu hoạch Hầu hết công nghệ nông nghiệp ứng dụng thuộc ba loại dự kiến trở thành trụ cột nông nghiệp thông minh: robot tự động, máy bay không người lái UAV, cuối cảm biến Internet of Things (IoT) Làm công nghệ thay đổi ngành nông nghiệp, tương lai chúng tiếp tục thay đổi sao? ỨNG DỤNG CỦA ĐIỀU KHIỂN – TỰ ĐỘNG HĨA TRONG NƠNG NGHIỆP 15 Lao động tự động Robot Thay lao động người lực lượng tự động hóa xu hướng phát triển nhiều ngành công nghiệp nông nghiệp không ngoại lệ Hầu hết lĩnh nông nghiệp cần nhiều lao động, với nhiệm vụ lặp lặp lại tiêu chuẩn hóa Đó môi trường lý tưởng cho robot tự động hóa Chúng tơi thấy robot nơng nghiệp, AgBots, bắt đầu xuất trang trại thực nhiệm vụ từ trồng tưới nước, đến thu hoạch phân loại Cuối cùng, sóng thiết bị thông minh giúp sản xuất thực phẩm chất lượng cao tiết kiệm nhân lực Máy kéo không người lái Máy kéo trái tim trang trại, sử dụng cho nhiều nhiệm vụ khác tùy thuộc vào loại trang trại Khi công nghệ lái xe tự động tiến bộ, máy kéo dự kiến trở thành máy móc chuyển đổi sớm Trong giai đoạn đầu, cần có người để thiết lập đồ cánh đồng ranh giới, lập trình đường dẫn tốt phần mềm lập kế hoạch đường định điều kiện hoạt động khác Con người cần thiết công việc sửa chữa bảo trì thường xuyên Tuy nhiên, máy kéo tự động trở nên có khả tự vận hành theo thời gian, đặc biệt có thêm camera hệ thống thị giác máy, GPS để điều hướng, kết nối IoT phép giám sát vận hành từ xa, radar LiDAR để phát tránh chướng ngại vật Tất tiến công nghệ làm giảm đáng kể nhu cầu cần có mặt người để chủ động kiểm soát máy Theo CNH Industrial, công ty chuyên thiết bị nông nghiệp giới thiệu khái niệm máy kéo tự hành vào năm 2016 Trong tương lai, máy kéo sử dụng ‘dữ liệu lớn’ thông tin vệ tinh thời tiết thời gian thực để tự động tối ưu hoạt động sản xuất, không phụ thuộc vào điều khiển từ người hoạt động thời gian ngày 16 Máy cày tự hành CNH Industrial Gieo hạt trồng trọt Gieo hạt trình thủ công tốn nhiều công sức Nông nghiệp đại cải thiện điều với máy gieo hạt, bao phủ mặt đất nhanh nhiều so với người Tuy nhiên, hệ thống thường sử dụng phương pháp phân tán, khơng xác lãng phí hạt giống nằm ngồi vị trí tối ưu Việc gieo hạt hiệu địi hỏi phải kiểm soát hai biến số: gieo hạt độ sâu xác khoảng cách thích hợp để tăng trưởng tối ưu sau Robot gieo hạt tự động 17 Thiết bị gieo hạt xác thiết kế để tối đa hóa biến sau lần thực Việc kết hợp liệu địa lý liệu cảm biến chi tiết chất lượng đất, mật độ, độ ẩm mức độ dinh dưỡng đưa nhiều đoán q trình gieo hạt Hạt giống có hội tốt để nảy mầm phát triển trồng tổng thể có vụ thu hoạch lớn Trong tương lai, nhà gieo hạt xác kết hợp với máy kéo tự hành hệ thống hỗ trợ IoT cung cấp thông tin cho người nơng dân Tồn cánh đồng hoạt động theo cách này, với người theo dõi trình qua liệu video bảng điều khiển kỹ thuật số máy tính máy tính bảng, hệ thống máy móc làm việc ngồi cánh đồng Tưới tiêu tự động hóa Tưới nhỏ giọt bề mặt (SDI) phương pháp tưới phổ biến cho phép nơng dân kiểm sốt thời gian lượng nước mà trồng họ nhận Bằng cách ghép nối hệ thống SDI với cảm biến hỗ trợ IoT ngày tinh vi để liên tục theo dõi độ ẩm sức khỏe trồng, nông dân can thiệp cần thiết, không, hệ thống vận hành tự động Hệ thống tưới nước nhỏ giọt tự động Ví dụ hệ thống SDI cho nông nghiệp Mặc dù hệ thống thường yêu cầu người nông dân tự kiểm tra đường dây giám sát máy bơm, lọc máy đo, trang trại tương lai kết nối tất thiết bị với cảm biến truyền liệu giám sát trực tiếp vào máy tính điện thoại thơng minh 18 Trong hệ thống SDI khơng có robot xác, chúng hoạt động hồn tồn tự động bối cảnh trang trại thông minh, dựa vào liệu từ cảm biến triển khai xung quanh cánh đồng để thực tưới tiêu cần thiết Làm cỏ chăm sóc mùa màng Làm cỏ kiểm soát dịch hại hai vấn đề quan trọng chăm sóc mùa màng, tiềm để ứng dụng robot tự động Có nhiều mẫu robot phát triển, phần sáng kiến nhiều cơng trình nghiên cứu chủ đề nông trại thông minh hay nơng nghiệp cơng nghệ cao Robot Bonirob có kích thước tơ điều hướng tự động thông qua cánh đồng hoa màu cách sử dụng video, LiDAR GPS vệ tinh Các nhà phát triển sử dụng máy học để dạy Bonirob để xác định cỏ dại trước loại bỏ chúng Với việc học máy tiên tiến, chí trí thơng minh nhân tạo (AI) tích hợp tương lai, máy hồn tồn thay nhu cầu người để tự làm cỏ theo dõi trồng Robot làm cỏ chăm sóc trồng Nguyên mẫu UC Davis hoạt động khác chút Hệ thống trồng trọt kéo phía sau máy kéo trang bị hệ thống hình ảnh xác định thuốc nhuộm huỳnh quang mà hạt giống phủ trồng, chuyển đến non chúng mọc lên bắt đầu phát triển Và loại cỏ dại không phát sáng bị cắt tự động Trong ví dụ robot thiết kế để làm cỏ, trang bị cảm biến, máy ảnh máy phun để xác định sâu bệnh ứng dụng thuốc trừ sâu 19 Những robot hệ thống khác không hoạt động riêng rẽ trang trại tương lai Chúng kết nối với máy kéo tự hành IoT, cho phép toàn hoạt động tự động hóa cao Thu hoạch mùa màng, trồng Thu hoạch phụ thuộc vào việc biết thời điểm trồng sẵn sàng Cần xác định yếu tố thời tiết hoàn thành việc thu hoạch khoảng thời gian định sẵn Có nhiều loại máy móc sử dụng để thu hoạch trồng, nhiều loại số phù hợp cho tự động hóa tương lai Máy gặt đập liên hợp truyền thống, thức ăn gia súc đặc sản hưởng lợi từ công nghệ máy kéo tự hành Thêm vào công nghệ tinh vi với cảm biến kết nối IoT, máy tự động bắt đầu thu hoạch điều kiện lý tưởng, giải phóng người nơng dân cho nhiệm vụ khác Phát triển cơng nghệ có khả thu hoạch tinh tế, hái trái rau cà chua, nơi trang trại công nghệ cao thực tỏa sáng Các kỹ sư làm việc để tạo thành phần robot phù hợp cho nhiệm vụ phức tạp này, chẳng hạn robot hái cà chua Panasonic, kết hợp máy ảnh thuật toán tinh vi để xác định màu sắc, hình dạng vị trí cà chua để xác định độ chín Robot hái cà chua vị trí thân để tránh bị dập nát, kỹ sư khác cố gắng thiết kế phận đầu robot có khả kẹp nhẹ trái rau đủ chặt để thu hoạch mà đảm bảo không bị hư hại, dập nát Một nguyên mẫu khác để hái trái robot hái táo chạy chân không Abitable Robotics, sử dụng mắt thần để xác định vị trí táo xác định xem chúng sẵn sàng để thu hoạch chưa Đây vài số hàng chục thiết kế robot mắt sớm tiếp quản công việc thu hoạch Một lần nữa, với xương sống hệ thống IoT mạnh mẽ, khối liên tục tuần tra cánh đồng, kiểm tra cảm biến chúng thu hoạch trồng chín thích hợp Giảm lao động, tăng suất hiệu công việc Khái niệm cốt lõi việc kết hợp robot tự hành vào nông nghiệp mục tiêu giảm phụ thuộc vào lao động thủ công, đồng thời tăng hiệu quả, suất chất lượng sản phẩm Khơng giống tổ tiên mình, dành phần lớn thời gian vào hoạt động nặng nhọc, người nông dân tương lai dành thời gian để thực nhiệm 20 vụ sửa chữa máy móc, gỡ lỗi hoạt động cho robot, phân tích liệu lập kế hoạch vận hành trang trại Như lưu ý với tất AgBots này, việc có cảm biến IoT mạnh mẽ tích hợp sở hạ tầng nơng trại điều cần thiết Chìa khóa cho trang trại thơng minh thực phụ thuộc vào khả tất máy móc cảm biến giao tiếp với với người nông dân, chúng hoạt động tự chủ Máy bay không người lái để chụp ảnh phân tích trồng Trước nơng dân muốn có nhìn từ khơng tồn cánh đồng cần phải th máy bay trực thăng phi công máy bay nhỏ để bay phía cánh đồng chụp ảnh không Ngày máy bay không người lái trang bị máy ảnh tạo hình ảnh chi tiết, sắc nét với chi phí thấp Ngồi ra, tiến cơng nghệ hình ảnh có nghĩa bạn khơng cịn bị giới hạn phổ ánh sáng nhìn thấy hay chụp ảnh tĩnh Hệ thống máy ảnh có sẵn trải rộng từ hình ảnh chụp ảnh tiêu chuẩn, đến hình ảnh hồng ngoại, tia cực tím chí siêu âm Các máy ảnh quay video với độ phân giải cao Tất loại hình ảnh khác cho phép nông dân thu thập liệu chi tiết hết, tăng cường khả giám sát sức khỏe trồng, đánh giá chất lượng đất lập kế hoạch địa điểm trồng để tối ưu hóa tài nguyên sử dụng đất Việc thường xuyên thực khảo sát thực địa giúp cải thiện việc lập kế hoạch cho mơ hình gieo hạt, tưới tiêu lập đồ vị trí 2D 3D Với tất liệu này, nơng dân tối ưu hóa khía cạnh quản lý đất đai trồng Trồng từ không Máy bay không người lái chế tạo thử nghiệm để sử dụng gieo hạt trồng trọt để thay nhu cầu lao động thủ công Một số công ty nhà nghiên cứu nghiên cứu máy bay không người lái sử dụng khí nén để bắn viên nang chứa hạt giống, phân bón chất dinh dưỡng trực tiếp xuống mặt đất DroneSeed BioCarbon hai công ty vậy, hai phát triển máy bay khơng người lái mang mơ-đun bắn hạt giống xuống đất vị trí tối ưu Mặc dù thiết kế cho dự án trồng lại rừng, khơng khó để tưởng tượng mơ-đun cấu hình lại để phù hợp với hạt giống nông nghiệp khác Với IoT phần mềm cho hoạt động tự hành, đội máy bay khơng người lái hồn thành việc trồng xác vào điều kiện lý tưởng cho tăng trưởng loại trồng, giúp trồng tăng trưởng nhanh suất cao 21 Gieo hạt máy bay không người lái Máy bay phun thuốc bảo vệ thực vật Bên cạnh máy bay gieo hạt, máy bay phun thuốc phát triển hoàn thiện sẵn sàng cho ứng dụng phun thuốc, mang lại hội tự động hóa nhiệm vụ đặc biệt địi hỏi nhiều lao động Sử dụng kết hợp GPS, đo laser định vị siêu âm, máy bay không người lái dễ dàng điều chỉnh độ cao vị trí, điều chỉnh biến số tốc độ gió, địa hình địa lý Điều cho phép máy bay không người lái thực nhiệm vụ phun thuốc hiệu hơn, với độ xác cao ảnh hưởng đến mơi trường Ví dụ, DJI cung cấp máy bay không người lái tên Agras MG-1P thiết kế dành riêng cho việc phun thuốc nơng nghiệp, với dung tích bình chứa 10 lít thuốc trừ sâu dạng lỏng, thuốc diệt cỏ phân bón Mẫu máy bay hồn thành việc phun thuốc diện tích héc-ta vịng 10 phút Radar vi sóng cho phép máy bay khơng người lái trì khoảng cách xác từ máy bay đến bề mặt trồng đảm bảo phủ thuốc diện tích phun Theo DJI, hoạt động tự động, bán tự động thủ công 22 Tại Việt Nam, mẫu máy bay phun thuốc MG-1P bắt đầu ứng dụng từ đầu năm 2019 Hiện có 30 tỉnh thành áp dụng thành công việc phun thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật cho loại trồng lúa, ngơ, chè, mía, chuối, long, cam, sen nhiều hoa màu khác Giám sát phân tích thời gian thực Một nhiệm vụ hữu ích mà máy bay khơng người lái đảm nhận giám sát phân tích từ xa cánh đồng trồng Hãy tưởng tượng lợi ích việc sử dụng đội máy bay khơng người lái nhỏ thay nhóm cơng nhân dành hàng đơi chân họ xe di chuyển qua lại cánh đồng để kiểm tra trực quan điều kiện mùa màng Đây yếu tố cần thiết cho cánh đồng hay trang trại thơng minh Vì tất liệu hữu ích Nơng dân xem xét liệu thực việc cánh đồng có vấn đề cụ thể cần ý họ, thay lãng phí thời gian công sức vào việc lại cánh đồng 23 Trang trại kết nối: Cảm biến IoT Các nông trại máy bay không người lái chứng minh hữu ích, thực làm cho trang trại tương lai trở thành trang trại thông minh, thứ mang tất công nghệ lại với nhau: Internet of Things IoT trở thành thuật ngữ dễ hiểu cho ý tưởng hệ thống khép kín, nơi mà máy tính, máy móc loại thiết bị nông nghiệp kết nối với nhau, trao đổi liệu giao cách cho phép chúng hoạt động cách thông minh tối ưu Chúng thấy công nghệ IoT sử dụng theo nhiều cách, thiết bị nhà thông minh trợ lý kỹ thuật số, nhà máy thông minh thiết bị y tế thông minh Trang trại thơng minh có cảm biến nhúng giai đoạn quy trình canh tác thiết bị Các cảm biến thiết lập khu vực thu thập liệu mức độ ánh sáng, điều kiện đất, thủy lợi, chất lượng khơng khí thời tiết Dữ liệu quay trở lại phục vụ nông dân gửi đến trực tiếp cho robot cánh đồng Các nhóm robot lại làm việc tự động để đáp ứng nhu cầu trồng, thực chức làm cỏ, tưới nước, cắt tỉa thu hoạch hướng dẫn hệ thống cảm biến, điều hướng liệu trồng riêng chúng Máy bay không người lái quan sát từ cao, thu thập liệu tình trạng sức khỏe đất đai thực vật, tạo đồ hướng dẫn robot giúp 24 người nông dân lên kế hoạch cho trang trại Tất điều giúp tạo sản lượng trồng cao hơn, tăng chất lượng nông sản BI Intelligence chia sẻ dự báo họ thiết bị IoT nông nghiệp tăng từ 30 triệu vào năm 2015 lên đến 75 triệu vào năm 2020 Theo xu hướng này, trang trại thông minh dự kiến tạo tới 4,1 triệu điểm liệu ngày vào năm 2050 Hàng núi liệu thông tin khác tạo công nghệ canh tác khả kết nối cho phép chia sẻ xương sống trang trại thông minh tương lai Nơng dân thấy tất khía cạnh hoạt động họ giúp họ đưa định sáng suốt Và viết chạm vào phần tảng băng mang tên Nông nghiệp Công nghệ cao; Nếu trang trại trở thành trang trại thông minh, việc đạt mức tăng 70% sản xuất nông nghiệp điều chắn 25 ... 24 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HĨA GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tự động hóa ? Tự động hóa điều khiển tự động, việc sử dụng nhiều hệ thống điều khiển cho thiết bị hoạt động máy móc,... vụ 11 Xe gom rác tự động Robot Mỹ  Tự động hóa cơng nghiệp Giao dịch tự động hóa cơng nghiệp chủ yếu tự động hóa sản xuất, kiểm sốt chất lượng quy trình xử lý vật liệu Bộ điều khiển dùng chung... CỦA TỰ ĐỘNG HÓA 3.1 Các ứng dụng quan trọng Tổng đài điện thoại tự động giới thiệu vào năm 1892 với điện thoại quay số Đến năm 1929, 31,9% hệ thống Bell tự động Chuyển mạch điện thoại tự động