طراحي، ساخت و ارزيابي يك ربات طناب‌نورد براي سمپاشي هوشمند گلخانه

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

كشاورزي

كارشناسي ارشد

چكيده با افزايش جمعيت‌، انسان¬ها روش¬هاي نويني همچون توليد محصولات در فضاي كنترل شدة گلخانه¬ها را براي افزايش كميّت و كيفيت محصولات كشاورزي، ابداع كردند. در مقايسه با كشاورزي سنتي، كاشت در گلخانه‌ها تحت تأثير عوامل متعددي از جمله تراكم زياد، دما و رطوبت بالا قرار دارد و شرايط محيطي مستعد رشد آفات و بروز بيماري¬ها است. سموم كشاورزي، براي حفاظت از گياهان و محصولات از هجوم آفات، بيماري¬ها و علف¬هاي هرز كاربرد دارند، اما يكي از منابع مهم آلودگي محيط زيست نيز محسوب شده كه بر سلامت موجودات زنده از جمله انسان¬ها تأثير منفي مي‌گذارند. سمپاشي گلخانه¬ها¬ عملي است كه به نيروي انساني نياز دارد و بدليل بسته بودن محيط، خطرناك و طاقت فرساست. در پژوهش حاضر به منظور كاهش تماس انسان با سموم، افزايش كيفيت سمپاشي و كاهش مصرف سم يك ربات سمپاش با قابليت حركت بر روي كابل طراحي و ساخته شد. ربات هوشمند ساخته شده قادراست عمل سمپاشي گلخانه¬ها را به طور دقيق و بدون نياز به كارگر انجام دهد. اين ربات بر روي يك كابل هوايي كه در طول رديف كاشت نصب شده، حركت مي¬كند و با مكانيزم تلسكوبي كه دارد مي¬تواند گياهان را از بالا به پايين و بلعكس سمپاشي ¬نمايد. ربات متشكل از شاسي، بازو‌ها، پولي‌هاي متحرك و محرك، مكانيزم تلسكوپي، سيستم انتقال سم، سيستم انتقال قدرت، مدار‌هاي الكترونيكي، كابل و نازل است. دو حالت براي كنترل ربات در نظر گرفته شد: كنترل هوشمند و دستي. در حالت هوشمند، كاربر با فشردن كليد شروع روي گوشي تلفن هوشمند، فرمان سمپاشي را صادر كرده، در ادامه گام حركت ربات، تشخيص گياه و پاشش بر اساس برنامه‌اي كه به ربات داده شده، اجرا مي‌شود. در حالت دستي، گام حركت ربات و شروع پاشش به وسيله كاربر و توسط گوشي هوشمند اجرا مي‌شود. ارزيابي ربات در گلخانه‌هاي پژوهشي دانشگاه صنعتي اصفهان و بر روي گل رز انجام شد. عملكرد ربات هوشمند از نظر قطر ميانه عددي، قطر ميانه حجمي، درصد پوشش، يكنواختي طيف قطرات پاشش و تعداد قطرات در واحد سطح تحت تأثير عوامل سرعت حركت نازل در راستاي عمودي (12، 15 و 18 متر بر دقيقه)، فشار (4/1، 6/2 و 6/3 بار)، موقعيت برگ¬ها (برگ¬هاي بالايي، مياني و پاييني) و نوع نازل ( نازل بادبزني و نازل مخروطي توخالي) به كمك ورق‌هاي مايلر در آزمايشي به صورت اسپليت پلات-فاكتوريل در قالب طرح پايه كاملاً تصادفي مورد ارزيابي قرار گرفت. تجزيه و تحليل داده‌ها به وسيلۀ نرم‌افزار SAS 9.4 انجام شد. نتايج نشان داد كه نازل بادبزني قطر ميانه عددي و حجمي كوچك‌تر و تعداد قطرات بيشتري نسبت به نازل مخروطي توخالي توليد مي‌كند. با افزايش فشار از 4/1 به 6/2 بار و سپس 6/3 بار، قطر ميانه عددي و حجمي به ترتيب 4/15 و 9/9 درصد كاهش يافت و درصد پوشش، تعداد قطرات در واحد سطح و عدد شاخص يكنواختي طيف قطرات پاشش افزايش پيدا كرد. با افزايش سرعت از 12 به 15 و سپس 18 متر بر دقيقه قطر ميانه عددي، قطر ميانه حجمي و درصد پوشش به ترتيب 3/13، 1/12 و 7/25 درصد كاهش يافت و تعداد قطرات در يك سانتي‌متر مربع از 78 قطره در سرعت 12متر بر دقيقه به 91 و 108 قطره در سرعت 15 و 18 متر بر دقيقه رسيد. اندازه قطر ميانه عددي در سطح پاييني بوته نسبت به سطح مياني و بالايي بوته به ترتيب 3/7 و 5/12 درصد بيشتر بود. قطر ميانه حجمي در سطح پاييني بوته نسبت به سطح مياني و بالايي بوته به ترتيب 4/2 و 6/13 درصد بيشتر تشخيص داده شد. درصد پوشش در سطح پاييني بوته بيشتر از دو سطح ديگر بود و عدد كمتري براي شاخص يكنواختي طيف قطرات پاشش در سطح پاييني بوته اندازه¬گيري شد. بيشترين و كمترين ميزان مصرف سم در ربات سمپاش براي سمپاشي دو رديف از گلخانه به ترتيب 6/2 و 16/1 ليتر بود كه در بيشترين حالت مصرف سم نسبت به دو سمپاش پشتي شارژي و موتوري فرغوني به ترتيب 55 و 9/82 درصد سم كمتري مصرف شد.

221030

مكانيك بيوسيستم

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان