Phát triển một loại máy bay không người lái phục vụ việc chăm sóc cây công nghiệp

TS Đặng Xuân Ba và nhóm nghiên cứu tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh đã thành công trong việc phát triển một loại máy bay không người lái (drone) có khả năng bay ở độ cao tối đa 50 mét và có thể mang theo dung tích bình chứa nước từ 20 đến 70 lít, nhằm phục vụ việc chăm sóc cây công nghiệp.

TS Đặng Xuân Ba, giảng viên tại bộ môn tự động điều khiển thuộc Khoa Điện - Điện tử, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, đã cùng với hơn 20 cộng sự gồm sinh viên và kỹ sư trẻ bắt đầu nghiên cứu và phát triển drone cho mục đích chăm sóc cây công nghiệp trên các diện tích rộng lớn, từ năm 2020.

Máy bay không người lái mà nhóm nghiên cứu đã phát triển có trọng lượng không tải lên đến 60 kg, được trang bị bốn động cơ điện giúp drone có khả năng thực hiện các thao tác nâng hạ. Động cơ sử dụng viên pin nặng 15kg được nhập khẩu từ Mỹ, với dung lượng pin lên đến 46.000 mAh, cho phép drone hoạt động liên tục trong khoảng thời gian 45 phút ở điều kiện không tải. Mặt nắp pin của drone được làm từ nhựa PLA+ với tính năng nhẹ và độ bền, giúp thiết bị chống va đập tốt hơn.

Tất cả hoạt động của drone được điều khiển bằng bốn hệ thống vi xử lý được phát triển bởi nhóm nghiên cứu, có khả năng kết nối với nhau và được bảo vệ bằng hai lớp trong mỗi hộp điều khiển, giúp hạn chế tác động của thời tiết và môi trường đối với drone.

Nhóm đã phát triển một thuật toán để ước tính khối lượng tải của drone thông qua cơ chế nhiễu động của thùng chứa. Thông tin về nhiễu động được truyền đến bộ điều khiển trung tâm để tính toán khối lượng tải hiện tại và điều chỉnh mức tiêu thụ năng lượng cho phù hợp. Điều này giúp drone hoạt động ổn định và an toàn khi khối lượng tải thay đổi.

TS Đặng Xuân Ba cho biết, việc tích hợp thuật toán này loại bỏ việc sử dụng các cảm biến và hệ thống điện phức tạp trên drone, giúp tăng tính linh hoạt và ổn định của hệ thống, cũng như giảm chi phí. Tuy nhiên, ông lưu ý rằng thuật toán này cần phải được điều chỉnh bởi những người có kinh nghiệm và kiến thức chuyên môn để đảm bảo sự phù hợp. Nhóm đang làm việc để đơn giản hóa việc điều chỉnh các thông số để người không có kiến thức chuyên môn có thể dễ dàng thiết lập chúng.

Hệ thống khung nâng các bộ phận của drone cũng được phát triển bởi nhóm, giúp tối ưu hóa vị trí đặt thùng chứa và pin sao cho drone hoạt động ổn định, giảm chi phí nhập khẩu và dễ dàng thay thế thiết bị cũng như bảo hành.

Thùng chứa của drone được thiết kế với nhiều dung tích khác nhau, từ 20 đến 70 lít tùy theo mục đích sử dụng. Hệ thống phun nước của drone sử dụng hai máy bơm để đưa nước từ bình chứa ra các béc phun. Drone được trang bị 4 vòi phun ly tâm với tầm phun tối đa lên đến hơn 4 mét. Theo tính toán, với một diện tích 1 hecta, drone cần di chuyển khoảng 2,5 km, với tốc độ 40 km/giờ và tốc độ phun nước 6 lít mỗi phút, điều này có nghĩa rằng drone chỉ cần khoảng gần 4 phút để hoàn thành việc phun nước trên toàn diện tích.

Người điều khiển drone sử dụng một thiết bị tương tự như máy tính với màn hình cảm ứng và các nút bấm. Tay cầm kết nối với drone thông qua internet và người dùng có thể thiết lập các thông số trên màn hình để drone tự động hoạt động. Ngoài ra, nhóm còn phát triển các thuật toán bổ sung để mở rộng các tính năng như xác định vị trí, giám sát hoạt động của drone và thống kê dữ liệu.

Drone còn được trang bị đèn LED để người quản lý có thể theo dõi hành trình của nó trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc trong buổi tối.

Theo nhóm nghiên cứu, phiên bản hiện tại của mẫu drone đang trong giai đoạn thử nghiệm để hoàn thiện các tính năng kỹ thuật và đảm bảo tính an toàn. Nhóm cũng đang tiếp tục chỉnh sửa để sản phẩm có một hình thức đẹp hơn trong tương lai.

TS Đặng Xuân Ba cũng cho biết rằng tỷ lệ nội địa hóa sản phẩm của họ là khoảng 40%, trong đó có động cơ, pin và cánh quạt của drone được nhập khẩu, nhưng nhóm đã tự phát triển khung nâng, chương trình điều khiển và thiết bị điều khiển từ xa. Giá dự kiến cho một sản phẩm là từ 250 triệu đồng đến 350 triệu đồng.

P.A.T (Tổng hợp)