نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• حسن مسعودی ¹
• رضا علیمردانی ²
• محمود امید ²
• سید سعید محتسبی ²
• سعید باقری شورکی ³

¹ استادیار گروه مهندسی مکانیک ماشین‌های کشاورزی و مکانیزاسیون دانشگاه شهید چمران اهواز

² استاد گروه مهندسی مکانیک ماشین‌های کشاورزی دانشگاه تهران

³ دانشیار دانشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

وجود عملیات سخت و طولانی در بخش کشاورزی و اهمیت انجام صحیح هر یک از این عملیات که مستقیماً بر کیفیت و کمیت محصولات این بخش اثرگذار است، لزوم استفاده از تجهیزات مکانیزه و خودکار را امری بدیهی می­نماید.  هدف اصلی از این تحقیق، خودکار کردن عملیات سمپاشی گلخانه­ها به کمک یک وسیله نقلیه خودکار بوده که برای تحقق این هدف یک روبات متحرک ساخته شد و مورد ارزیابی قرار گرفت.  دستگاه ساخته شده یک روبات متحرک با دو چرخ محرک در قسمت عقب و یک چرخ هرزگرد در قسمت جلو و با فرمانگیری دیفرانسیلیاست.  از تابع کنترلی تناسبی (P) برای کنترل و هدایت روبات استفاده شده است. آزمون­های عملی در یک گلخانه در داخل راهروهایی با عرض 98/0 متر به منظور ارزیابی عملکرد روبات در پیمودن یک مسیر U شکل روی سطح سیمانی و همچنین ارزیابی عملکرد واحد سمپاشی آن انجام شد.  برای تعیین میزان انحراف روبات از مسیر واقعی در آزمون­های گلخانه­ای از شاخص آماری RMSE استفاده شد.  بر اساس نتایج ارزیابی عملکرد روبات در گلخانه، با افزایش سرعت پیشروی روبات، مقدار میانگین RMSE انحراف جانبی روبات نیز افزایش یافت.  حداقل مقدار میانگین RMSE در سرعت 15/0 متر بر ثانیه، 93/4 سانتی­متر و بیشترین مقدار آن در سرعت 35/0 متر بر ثانیه، برابر 51/6 سانتی­متر بود.  با افزایش سرعت پیشروی روبات، شعاع دور زدن، میزان پراکندگی مسیرهای دور زدن در تکرارهای مختلف از یکدیگر و فضای مورد نیاز برای دور زدن روبات در انتهای راهرو افزایش یافت.  از آزمون ارزیابی عملکرد واحد سمپاشی روبات نیز میانگین دقت واحد سمپاشی در "سمپاشی" 47/99 درصد و در "عدم سمپاشی" 92/99 درصد و در کل 69/99 درصد به­دست آمد.

کلیدواژه‌ها

• حسگر فراصوتی
• روبات متحرک
• سمپاشی
• کنترل تناسبی
• گلخانه

عنوان مقاله [English]

Design, Fabrication and Evaluation of a Mobile Robot for Spraying in Greenhouses

چکیده [English]

In recent years, researchers have tried to develop robots for agricultural applications. Robots make it possible to reduce human exposure to pesticide application risk. The aim of this research was to develop an automated method of spraying of plants in greenhouses. A three-wheel differential steering vehicle was designed and constructed to act as the greenhouse sprayer. Power was transmitted from two DC motors to two drive wheels through a gearbox and shaft system. A proportional controller was developed and tested to control the left and right motors, which navigated the aisles using information provided by ultrasonic sensors. After design and fabrication, the robot was tested on concrete surfaces at 0.15, 0.25 and 0.35 m/s inside a greenhouse along a U-shaped path 0.98 m in width. Spraying, safety and obstacle detection units of the vehicle were evaluated. The tests results showed that the average RMSE of the vehicle position was between 4.93 and 6.51 cm at different speeds. Increasing the speed increased the RMSE of the vehicle position. The performances of the safety and central station units of the vehicle were acceptable. The accuracy of the spray function was 99.47% and the no-spray function was 99.92%, which are acceptable for greenhouse applications.

کلیدواژه‌ها [English]

• Greenhouse
• Mobile robot
• Proportional control
• spraying
• Ultrasonic sensor