การพัฒนาหุ่นยนต์ฉีดพ่นทุเรียนอัตโนมัติ (ปีที่2)

บทคัดย่อ

ปัญหาการวิจัยและพัฒนา มาจากการขาดแคลนแรงงาน ค่าแรงที่สูง และประสิทธิภาพ ของการฉีดพ่นทุเรียน รวมถึงปัญหาสุขภาพและผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมของวิธีการฉีดพ่นสวนทุเรียนปัจจุบันซึ่งใช้วิธีการฉีดพ่นด้วยคน หรือใช้รถฉีดพ่นแอร์บลาส วัตถุประสงค์การวิจัย เพื่อพัฒนาหุ่นยนต์ฉีดพ่นอัตโนมัติ ควบคุมจากระยะไกลซึ่งผู้ควบคุมไม่ต้องอยู่ในบริเวณที่ทำการฉีดพ่น และสามารถฉีดพ่นเฉพาะเป้าหมายความสูงไม่เกิน 6 เมตร การพัฒนาเทคโนโลยี หุ่นยนต์ฉีดพ่นอัตโนมัติซึ่งออกแบบตัวหุ่นยนต์มีล้อเสมือนรถโรเวอร์ โดยมีแขนหุ่นยนต์ฉีดพ8นติดตั้งไว้ด้านบน การพัฒนาประกอบด้วยการออกแบบตัวหุ่นยนต์ขนาดความกว้าง 1.6 เมตร ยาว 2.8 เมตร และสูง 1.46 เมตร ซึ่งสามารถบรรทุกสารฉีดพ่นไม่เกิน 500 ลิตร และรับน้ำหนักรวม 1500 กิโลกรัม ใช้พลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ และควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์หุ่นยนต์ร่วมกับซอฟต์แวร์ระบบปฏิบัติการหุ่นยนต์ สามารถควบคุมได้จากระยะไกลรัศมีไม่เกิน 1 กิโลเมตร ตัวหุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ได้ไม่ต่ำกว8า 20 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำระหว่างการฉีดพ่นด้วยความเร็วไม่เกิน 5 กิโลเมตรต8อชั่วโมง องค9ประกอบที่สองคือการพัฒนาแขนหุ่นยนต์9ฉีดพ่น ออกแบบให+มี 5 ดีกรีอิสระ q1 ถึง q5 เพื่อให+หัวฉีดตั้งฉากกับทรงพุ่มที่ต้องการฉีดเสมอ ปลายแขนมีหน+าแปลนสำหรับติดตั้งหัวฉีดซึ่งสามารถติดตั้งได้ตั้งแต่ 1 ถึง 3 หัวฉีดพร้อมกัน ควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์เช่นเดียวกันกับตัวหุ่นยนต์ การมองเห็นของหุ่นยนต์ใช้ระบบกล่องวีดีโอผ่านเครือข่ายโทรศัพท9มือถือ ระบบปุ่มฉีดพ8นขนาด 2 แรงม+า แรงดูด 22 ลิตรต8อนาที ควบคุมการฉีดด้วยระบบอัตโนมัติ องค์ประกอบสุดท้ายคือการพัฒนาระบบป้องกันและระบบแสดงสถานะการทำงานของหุ่นยนต์ทั้งหมด การทดลองและผลการวิจัย ตัวแปรอินพุตของการทดลองคือแรงดันปุ่มมสำหรับการฉีดพ่น และความเร็วของการฉีดพ่น ตัวแปรเอาต์พุต คือเปอร์เซ็นต์การครอบคลุมของสารฉีดพ่น และเวลาของการฉีดพ่น การทดลองประกอบด้วย 6 กรรมวิธี โดยแบ่งแรงดันปุ่มเป็น 10 14 และ 18 บาร์ และแบ่งระดับความเร็วของหัวฉีดโดยยึดจากข้อต่อ q5 เป็น 4.5 และ 7.5 รอบต่อนาที และเปรียบเทียบผลการทดลองกับการฉีดพ่นด้วยคน ใช้กระดาษไวต่อน้ำเก็บตัวอย่างและใช้โปรแกรม ImageJ วิเคราะห์เปอร์เซ็นต์การครอบคลุม ผลการวิจัยการฉีดพ่นด้วยแขนหุ่นยนต์ โซนด้านหน้าใบ ( Front leaf ) ระดับแรงดันยิ่งสูงเปอร์เซ็นต์การครอบคลุมยิ่งสูงตาม ที่แรงดัน 18 บาร์ การครอบคลุมสูงถึง 80 เปอร์เซ็นต์ ส่วนโซนด้านหลังใบ ( Back leaf ) แรงดันสูง 18 บาร์ ให้เปอร์เซ็นต์การครอบคลุม 56.53 สูงกว่า 14 และ 10 บาร์ 34.6 ซึ่งให้ผลไกล้เคียงกัน ภายในทรงพุ่มมีรูปแบบเช่นเดียวกัน คือเมื่อแรงดันการฉีดพ่นสูงเปอร์เซ็นต์การครอบคลุมก็สูงตาม และที่แรงดันสูงสุด 18 บาร์ ได้ค่า 55.5 เปอร์เซ็นต์ ที่แรงดัน 10 บาร์ ได้ค่า 13.3 เปอร์เซ็นต์ สำหรับการสูญเสียลงพื้นดินทุกระดับความดันให้ค่าที่สูงโดยที่ระดับความดัน 10 บาร์ มีค่า 33.7 เปอร์เซ็นต์ และค่าสูงสุดเกิดที่ความดัน 14 บาร์ คือ 76.3 เปอร์เซ็นต์ สูงกว่าที่ระดับแรงดัน 18 บาร์ เปรียบเทียบกับการฉีดพ่นด้วยคน พบว่าโซนด้านหน้าใบการฉีดพ่นด้วยคนให้เปอร์เซ็นต์การครอบคลุมที่สูงกว่า 10.85 เปอร์เซ็นต์ และด้านหลังของใบสูงกว่า 75.3 เปอร์เซ็นต์ ภายในทรงพุ่มหุ่นยนต์ดีกว่าถึง 97.37 เปอร์เซ็นต์ การสูญเสียบนพื้นการฉีดด้วยแขนหุ่นยนต์สูงกว่าถึง 4.4 เท่า เวลาและปริมาณสารฉีดพ่นของการฉีดด้วยคนไกล้เคียงกับกรณีการฉีดด้วยแขนหุ่นยนต์ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 0.67 เมตรต่อวินาที ซึ่งการฉีดด้วยคนใช้เวลา 2.04 นาที ปริมาณสารฉีดพ่น 10.4 ลิตร และการฉีดด้วยแขนหุ่นยนต์ใช้เวลา 2.15 นาที และ 10.6 ลิตร แต่ในแง่ของความเร็วนั้นแขนหุ่นยนต์ยังสามารถเพิ่มได้เป็น 0.8 เมตรต่อวินาที และเวลาฉีดหนึ่งต้น 1.81 นาที สรุปผลการวิจัยและพัฒนา ผลการวิจัยพบว่าการฉีดพ่นด้วยแขนหุ่นยนต์นั้นยังมีประสิทธิภาพไม่เทียบเท่าการฉีดพ8นด้วยคน ในด้านประสิทธิภาพการฉีดพ่น ข้อดีของการฉีดพ่นด้วยแขนหุ่นยนต์ที่ชัดเจนคือผู้ปฏิบัติไม่จำเป็นต้องอยู่ในพื้นที่ สามารถควบคุมจากระยะไกลได้ เวลาที่ใช้คิดเป็นต่อต้นไกล้เคียงกัน การฉีดพ่นด้วยหุ่นยนต์สูงกว่าอยู่ 0.23 วินาที จากการทดลอง แต่เมื่อเทียบจากตัวเลขที่ได้จากการสำรวจโดยการฉีดจากชาวสวนทุเรียน การฉีดด้วยแขนหุ่นยนต์ยังช้ากว่า 18.6 วินาทีต่อต้น ส่วนปริมาณสารฉีดพ่นนั้นไกล้เคียงกัน 10.6 ลิตรต่อต้น ในแง่ของพลังงานแขนหุ่นยนต์ฉีดพ่นใช้กระแส 6.64 A ซึ่งสามารถใช้ระบบไฟฟ้าควบคุมได้

คำสำคัญ