Robot diệt cỏ dại của sinh viên Bách khoa

Nhóm sinh viên trường Đại học Bách khoa Hà Nội giới thiệu, mô tả robot diệt cỏ của nhóm

Robot diệt cỏ có tên là BK Delta, do 5 sinh viên năm cuối Viện Cơ khí, Đại học Bách khoa (Hà Nội) gồm Nguyễn Đức Anh, Nguyễn Mạnh Cường, Nguyễn Văn Hướng, Đàm Mạnh Tiến, nghiên cứu chế tạo trong 4 tháng với sự giúp đỡ, hướng dẫn của TS Nguyễn Văn Tình và TS Nguyễn Ngọc Kiên.

Đây cũng là sản phẩm nhóm sinh viên lựa chọn làm đồ án tốt nghiệp với hy vọng vừa có tính đột phá trong nghiên cứu, vừa tạo ra một sản phẩm trợ giúp nông dân.

Chia sẻ về ý tưởng chế tạo robot, Đức Anh - thành viên của nhóm tâm sự: “Nhà của em ở Bắc Ninh, có hơn 1.000m2 trồng đủ loại hoa màu như lạc, ngô, đỗ. Cứ mỗi vụ trồng phải mất 3 - 4 ngày phun thuốc diệt cỏ. Những ngày nắng nóng trên lưng bố mẹ em phải vác theo chiếc bình phun thuốc trừ cỏ nặng mùi thuốc. Phun thuốc diệt cỏ là khâu khó thuê nhân công nhất, do đây là công việc ảnh hưởng đến sức khỏe vì hóa chất độc hại”.

Theo tìm hiểu của nhóm sinh viên, việc làm cỏ bằng tay tốn 126 giờ/ha tương đương đi bộ 10km/ha tư thế lưng còng. Thậm chí, ở một số vùng nông thôn như An Giang, Cần Thơ, người nông dân có thể tốn cả 365 ngày/năm để làm việc trên đồng ruộng.

Làm thế nào để chế tạo robot thay sức người là điều Đức Anh ấp ủ. Đầu tháng 2, nhóm bắt đầu dựng mô hình 3D của robot, giúp phần cơ khí hình dung và việc tính toán số liệu chính xác hơn. Là dân kỹ thuật, nên công đoạn này không quá khó khăn với nhóm.

Chỉ sau một tuần, nhóm đã triển khai làm mô hình robot thực. Thời điểm chế tạo robot là khoảng thời gian cách ly xã hội do Covid-19. Do vậy, việc vận chuyển linh kiện và thiết bị đặt bên Trung Quốc gặp trục trặc, mất một tháng mới về tới Việt Nam. Nhóm chỉ còn ba tháng để hoàn thiện robot trước thềm bảo vệ luận án.

Đến tháng 5, robot đã hoàn thiện phần cơ khí, có khối lượng 18,5kg, cao 25cm. Thiết kế chính gồm khung, bộ điều khiển và hệ thống phun với bình chứa 5 lít thuốc. Khung robot làm bằng thanh nhôm cứng, nhựa in 3D, được lắp 4 bánh xe. Nó có thể di chuyển trên cả địa hình bằng phẳng và gồ ghề. Tốc độ xịt thuốc đạt 3m2/phút. Tốc độ xịt này bằng phương pháp xịt bình thông thường, nhưng có ưu điểm thay thế sức người, giảm thiểu tác hại từ thuốc trừ sâu ảnh hưởng tới sức khỏe người dân.

Đức Anh cho biết, cỏ dại và cây trồng không có hình dạng đặc trưng. Bởi thế nhóm không thể sử dụng các thuật toán xử lý ảnh đơn thuần như xác định màu sắc, kích thước. Để bộ điều khiển robot có khả năng nhận diện cây hoa màu và cỏ dại, nhóm tích hợp công nghệ học sâu (deep learning) cho phép robot xác định cỏ dại bằng camera.

Đây cũng là công đoạn khó nhất mà nhóm phải giải quyết. Để tích hợp công nghệ, các bạn đã đưa vào hơn 1.500 bộ ảnh và lập trình cho máy, sau đó dạy cho robot học thông qua mạng Neural Network để nhận biết, phân biệt cỏ dại và hoa màu qua camera với độ chính xác được nhóm thử nghiệm lên tới 85%, thao tác xịt thuốc chính xác 97%.

Nhóm tác giả cho biết, lần đầu cho robot chạy thử trên địa hình thực tế nảy sinh vấn đề các rãnh cây lạc, ngô không phải lúc nào cũng đều, thẳng. Địa hình đất gồ ghề, khiến việc di chuyển và nhận diện cỏ dại gặp khó khăn.

Để khắc phục, nhóm đã thay thế loại bánh xe có rãnh sắt để tăng độ bám dưới đất. Tăng kích thước khung robot, giúp thiết bị dễ dàng đi qua các rãnh cây mà không khiến cây bị đổ. Robot đang được cải tiến lắp đặt pin mặt trời giúp bảo vệ môi trường và giảm mức điện năng tiêu thụ.

Sau nhiều lần chạy thử và điều chỉnh thiết kế, sản phẩm robot diệt cỏ của nhóm đã hoàn thành với tổng chi phí khoảng 10 triệu đồng. Hiện, nhóm sẵn sàng chuyển giao sản xuất đại trà, khi đó giá thành có thể thấp hơn để phù hợp với điều kiện từng hộ nông dân.

Đức Anh cho biết, nhóm dự định đưa robot đến các cuộc thi chế tạo trong nước để giới thiệu, từ đó mong muốn nhận được những lời góp ý cải tiến sản phẩm cũng như những lời mời hợp tác chuyển giao từ phía doanh nghiệp.