Nghiên cứu chế tạo mô hình thí điểm robot thăm khám vườn cây, thực nghiệm trên cây thanh long

Thanh Long là một loại cây ăn quả được trồng khá phổ biến và đem lại hiệu quả kinh tế cao ở nước ta, được trồng nhiều ở các tỉnh như Bình Thuận, Ninh Thuận, Tiền Giang,...Với sản lượng l

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NINH THUẬN TRƯỜNG THPT NGUYỄN TRÃI - CUỘC THI Ý TƯỞNG SÁNG TẠO KHOA HỌC KỸ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Tên dự án: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MƠ HÌNH THÍ ĐIỂM ROBOT THĂM KHÁM VƯỜN CÂY, THỰC NGHIỆM TRÊN CÂY THANH LONG Họ tên thí sinh 1: Trần Anh Khơi Lớp : 12A3 Họ tên thí sinh 2: Chu Đức Dũng Lớp : 12T1 Giáo viên hướng dẫn: Cô Phan Đinh Thị Thanh Vy - Giáo viên vật lí trường THPT Nguyễn Trãi Phan Rang, 27 tháng 11 năm 2022 A Phần 1: Lựa chọn nội dung Lí chọn đề tài Ngày giới Việt Nam ta trước phát triển cách mạng công nghệp 4.0, mà vai trị cơng nghệ kỹ thuật số, tự động hoá ngày trú trụng, việc đưa sản phẩm, ý tưởng khoa học công nghệ vào sản suất nông nghiệp nước ta phổ biến, đạt nhiều thành tựu nâng cao hiệu suất trồng trọt cách đáng kể Thanh Long loại ăn trồng phổ biến đem lại hiệu kinh tế cao nước ta, trồng nhiều tỉnh Bình Thuận, Ninh Thuận, Tiền Giang, Với sản lượng lớn hàng năm Thanh Long nguồn hàng suất đóng vai trị quan trọng tương tự lúa gạo, dưa hấu, … (Hình 1: Một góc vườn long Bình Thuận) Để phân loại loại long loại với mẫu mã đẹp vỏ căng bóng màu cho giá cao dùng để suất trước người ta phải loại bỏ lượng lớn không đạt yêu cầu hay bán với giá rẻ lỗ vốn thấy dịng long giá rẻ thường có lớp vỏ sần sùi độ thấp điều lí giải q trình phịng bệnh chăm sóc long với số lượng lớn mà loại bệnh nấm gây hại lên vỏ làm cho bị thẩm mỹ chất lượng chưa đạt hiệu cách triệt để đồng Chính chúng em định phát triển dự án “NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÔ HÌNH THÍ ĐIỂM ROBOT THĂM KHÁM VƯỜN CÂY, THỰC NGHIỆM TRÊN CÂY THANH LONG’’ nhằm mang lại giải pháp tăng độ xác việc phịng chống bệnh hại long giúp hỗ trợ nâng cao hiệu suất trồng trọt giảm thiểu sức lao động cho người nông dân Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Tìm hiểu trình hội nhập áp dụng khoa học kỹ thuật trình trồng long - Trở thành giải pháp nhằm giảm thiểu khối lượng công việc cho người nơng dân, tăng độ xác chẩn đốn bệnh tật, tình trạng tăng trưởng trồng - Góp phần gia tăng hiệu suất trồng trọt, tăng sản lượng có chất lượng cao - Giúp nhà vườn đẩy nhanh trình phân loại trái đưa nông sản thị trường B Phần 2: Câu hỏi nghiên cứu, vấn đề nghiên cứu, giả thuyết khoa học Câu hỏi nghiên cứu - Đề suất mô hình sản phẩm robot nhằm phục vụ riêng cho q trình chăm sóc, theo dõi vườn long - Tìm hiểu lựa chọn loại ngơn ngữ lập trình trí tuệ nhân tạo cho phù hợp với khả dự án - Thiết kế cấu tạo sản phẩm gia cơng khí phù hợp cho hoạt động sản phẩm thực địa cụ thể địa hình vườn long - Tìm kiếm dịng camera với giá thành hợp lí có chất lượng tốt với dự án Vấn đề nghiên cứu - Tìm hiểu trình canh tác long thực tế - Nghiên cứu giải pháp đưa trí tuệ nhân tạo vào q trình chăm sóc long - Nghiên cứu loại bệnh thường gặp long nhằm xây dựng kho liệu phục vụ cho q trình kiểm tra chẩn đốn bệnh Tuỳ vào nhu cầu sử dụng người dùng mà dung lượng liệu loại bệnh thường gặp long cân nhắc để đưa vào kho liệu robot Đối với dự án lần chúng em cố gắng hoàn thành cho toàn diện khả nhận biết kết luận vài mẫu loại bệnh phổ biến trồng cho robot từ tạo nên khn mẫu cho việc xây dựng cách thức đưa liệu kỹ thuật trồng trọt vào robot cho thuận tiện - Nghiên cứu tìm kiếm hình ảnh kích thước long số giai đoạn phát triển - Nghiên cứu lập trình chương trình hoạt động cho sản phẩm 3 Giả thuyết khoa học Các ý tưởng khoa học công nghệ đặc biệt có có mặt trí tuệ nhân tạo trồng trọt dần phổ biến rộng rãi nước phát triển kể đến robot thu hoạch ớt chuông, robot thu hoạch nho đứng, robot theo dõi thu thập liệu nơng sản, … góp phần nâng cao hiệu suất trồng trọt cách đáng kể giảm thiểu sức lao động cho người Quá trình theo dõi vườn ngày nhằm đánh giá tốc độ sinh trưởng cây, phát kịp thời bệnh hại trình quan trọng phải lặp lặp lại thường xuyên Cho đến công việc thăm khám vườn long nước ta người tự thực Chính chúng em lên ý tưởng dự án nhằm tìm giải pháp hỗ trợ người nơng dân phát loại bệnh hại thường gặp long cách nhanh chóng, xác hiệu C Phần 3: Đề xuất phương án thiết kế / nghiên cứu 1.Khảo sát trình canh tác, thăm khám vườn long : a) Nghiên cứu chức theo dõi q trình ni trái long robot (Hình 2: trình long) - So sánh trái long giai đoạn chưa chín chín hồn tồn (Hình 3: long chưa chín) (Hình 4: long chưa chín) Có thể thấy q trình theo dõi chín chẩn đoán bệnh long chủ yếu dựa vào sức người đòi hỏi kinh nghiệm người chăm sóc lâu năm Ở giai đoạn phát triển người ta cần phải liên tục theo dõi xem có phát triển theo kịp ngày tuổi hay khơng, cành có dấu hiệu chậm phát triển, kích thước nhỏ từ phát có dấu hiệu phát triển chậm tiến hành chăm bón cho Đối với robot sau hồn thành chịu trách nhiệm giám sát q trình ni trái sau đưa phán đốn tốc độ phát triển báo hiệu đến lúc thu hoạch (Hình 5: nơng dân xử lí gốc long phòng ngừa mắc bệnh) b) Nghiên cứu chức theo dõi, phát bệnh hại long robot Ở dự án lần chúng em tập trung nghiên cứu loại bệnh mà long thường mắc phải biểu rõ bên  Bệnh thối đầu cành (bệnh vàng cành) - Biểu hiện: cành trụ chuyển sang màu vàng vết bệnh xuất Bệnh làm cho cành long bị bệnh chuyển thành màu vàng, mềm ra, sau bị thối nhũn - Hậu quả: Cây bị bệnh phát triển chậm, cành giảm khả cho trái Nếu bệnh nặng chết hồn tồn khơng phát triển (Hình 6: bệnh vàng cành long thực tế)  Bệnh đốm nâu - Biểu hiện: bệnh gây hại thân long Bệnh gây hại làm cho cành long bị sần sùi, gây thối khơ mảng Hình Hình Hình (Hình 7-8-9: bệnh đốm nâu loại bệnh mà người trồng long sợ mắc phải) - Đối với bệnh đốm nâu loại bệnh dễ gặp long khó nhận khơng quan sát kỹ từ giai đoạn phát bệnh dùng robot với khả phân tích so sánh từ hình ảnh cho trước giúp nhà vườn phát kịp thời bệnh từ đốm nhỏ  Bệnh thán thư - Bệnh dễ dàng phát thân, lá, chồi, hoa, Chúng xuất đốm hay chấm nhỏ Trơng vùng giống bị khơ cháy Hình 10 Hình 11 Hình 12 (Hình 10-11-12: bệnh thường xuất vị trí cây) Và mục đích chúng em dùng robot người nông dân biết rõ tỉ lệ số mắc bệnh hay gặp vấn đề vườn Khi đến robot tiến hành rà sốt tất vườn qua hình ảnh thu từ AI CCTV sau đối chiếu hình ảnh với sở liệu cho kết luận vườn gặp phải vấn đề để từ nhà vườn cân nhắc lượng phân bón hay thuốc phịng bệnh cách hợp lí cịn giải pháp góp phân bảo vệ môi trường giảm bớt việc sử dụng bừa bãi hay q mức loại hố chất nơng nghiệp 2.Đề xuất phương án thiết kế  Định hình kết cấu tồn sản phẩm: Hình 13: thiết kế tồn sản phẩm a)Thiết kế thân di chuyển cho robot : - Mẫu thân xe thiết kế lập trình dựa loại xe dò đường phổ biến áp dụng để nghiên cứu dòng robot đại phục vụ cho nhiều lĩnh vực - Bộ bánh xích giúp robot chạy loại địa hình (Hình 14: tiến trình dựu án) - Sơ đồ đường robot: Trụ long Đường kẻ sẵn (Hình 14) b) Thiết kế thân Trục xoay (Hình 15) - Thiết kế thị lực nhận diện màu sắc kích thước: AI CCTV (Hình 16) - Bằng ngơn ngữ lập trình Python loại ngơn ngữ lập trình đại áp dụng cho nhiều sản phẩm khoa học công nghệ hiệu Chúng em tiến hành lập trình kết nối hệ thống AI CCTV với liệu hình ảnh để hoàn thiện chức theo dõi phát bệnh hại cho robot D Phần 4: Dự kiến ứng dụng sản phẩm Dự kiến ứng dụng sản phẩm Robot nghiên cứu nhằm hoạt động người nông dân vào khu vườn Người sử dụng cho robot di chuyển tuần tra vườn long từ đưa đánh giá trình sinh trưởng độ cao sở với ngày tuổi Phát đánh giá tình trạng sức khoẻ Sau đưa kết luận giải pháp chăm sóc rồng cho người nơng dân (Hình 17: ảnh minh hoạ q trình hoạt động robot) Dự án chúng em nghiên cứu với hi vọng góp phần việc giảm thiểu sức lao động cho người: (quá trình di chuyển vườn long) - Thanh long vốn lồi leo có kích thước lớn đặc biệt có nhiều gai nhọn Nếu đưa robot vào hoạt động thay người lao động làm việc bụi long cịn giải pháp thiết thực giúp đảm bảo an toàn cho người giảm thiểu xô xác với gai nhọn - Ở long người ta thường thăm vườn vào ban đêm, lưới điện dùng để rọi đèn cho long, robot cịn giúp người tránh khỏi nguy gặp phải ruổi ro điện 3.Mô tả bảng báo cáo kết thăm khám vườn mà robot xuất sau làm việc Đánh giá tăng trưởng Phát loại bệnh Sô ngày tuổi: … +Bệnh A …% số mắc phải Kích thước cành yêu cầu: … …% số đạt yêu cầu …% số đạt yêu cầu +Bệnh B …% số mắc phải +… Điểm dự án - Thiết kế với kết cấu - Có thể theo dõi chăm sóc trồng ngồi trời khác với hệ thống phun tưới tự động nhà kính - Tạo phương pháp canh tác giải phóng sức lao động cho người dân - Đưa trí tuệ nhân tạo vào q trình chăm sóc long - Đối với dự án nghiên cứu áp dụng cho vườn có số lượng lớn nên kết theo dõi tính theo tỉ lệ phần trăm số bị mắc bệnh, nhằm đưa giải pháp khoanh vùng khắc phục bệnh hại cho người nơng dân - Rotbot lập trình tự động hố có kích thước phù hợp để xâm nhập vào vườn long với nhiều góc độ so với việc điều kiển flycam 3.Kinh phí dự án Từ hỗ trợ kinh phí từ gia đình, chúng em dự kiến hoàn thiện sản phẩm với chi phí khoảng 15.000.000VNĐ bao gồm tồn chi phí mua ngun liệu gia cơng khí cho sản phẩm E Tài liệu tham khảo phụ lục [1] Mơ hình máy điều khiển tự động thu gom nơng sản sân phơi Nguyễn Hữu Thực Trần Hoàng Nguyên [2] https://nongnghiep.vn/xem-robot-nong-nghiep-rg150-cham-soc-vuon-cayd292930.html [3] https://vnexpress.net/robot-ai-ho-tro-cham-soc-cay-trong-trong-nha-kinh3939552.html [4] https://khoahoc.tv/robot-lam-vuon-23411