The Storm Riders
Writer
Theo tờ Xinjiang Daily đưa tin, một robot ngắt ngọn bông bằng laser là sản phẩm hợp tác phát triển giữa Đại học Tân Cương và Công ty Công nghệ Robot Eavision Tân Cương, đã chính thức phát triển thành công. Thành tựu đột phá này được Trung tâm Phát triển Cơ giới hóa Nông nghiệp và Nông thôn của Khu tự trị Duy Ngô Nhĩ Tân Cương xác minh.
Đây là ứng dụng đầu tiên trên thế giới của công nghệ laser trong việc ngắt ngọn bông – một công đoạn nông nghiệp cực kỳ quan trọng, nay đã chính thức bước vào kỷ nguyên công nghệ cao. Đây cũng là robot đầu tiên trong ngành được trang bị LiDAR thể rắn (solid-state LiDAR) cho mục đích này.
Sau 3 năm nghiên cứu chuyên sâu và vô số thí nghiệm, đội ngũ phát triển đã tạo ra 1 cỗ máy phi thường. Thách thức cốt lõi, như Giáo sư Chu Kiến Bình từ Đại học Tân Cương giải thích, giống như việc "bắn tỉa một mục tiêu di động bằng một khẩu súng di động". Cây bông có chiều cao khác nhau và luồng không khí từ chính con robot khi di chuyển cũng có thể làm chúng rung lắc.
Để giải quyết bài toán này, robot đã được tích hợp các công nghệ tiên tiến như cảm biến, thị giác máy tính và điều khiển laser, kết hợp với mô hình trồng trọt độc đáo của Tân Cương. "Mắt thần" của robot, được tạo nên từ sự kết hợp giữa LiDAR và công nghệ tổng hợp hình ảnh, có thể nhanh chóng và chính xác xác định vị trí chồi ngọn của từng cây. Ngay sau đó, một tia laser xanh công suất cao sẽ ngay lập tức đốt và vô hiệu hóa chồi ngọn đó. Quá trình này giúp phá vỡ ưu thế ngọn của cây một cách hiệu quả, chuyển hướng chất dinh dưỡng để thúc đẩy năng suất của quả bông.
Các cuộc thử nghiệm thực địa đã cho thấy những kết quả cực kỳ ấn tượng. Robot đạt tỷ lệ chính xác 98,9% trong việc xác định chồi ngọn, tỷ lệ gây hại cho cây dưới 3%, tỷ lệ ngắt ngọn thành công vượt quá 82% (và con số này vẫn có thể được cải thiện thêm).
Khi được tối ưu hóa hoàn toàn, hiệu suất hoạt động của nó dự kiến sẽ đạt từ 6 đến 8 mẫu Anh mỗi giờ (tương đương khoảng 24.000 đến 32.000 mét vuông mỗi giờ) – nhanh hơn gấp 10 lần so với lao động thủ công. So với các phương pháp cắt cơ học hoặc sử dụng hóa chất truyền thống, việc ngắt ngọn bằng laser là phương pháp "không chạm" và không gây hại, giúp giảm đáng kể tổn thương cho cây bông và tác động đến môi trường. Hơn nữa, nó có thể hoạt động hiệu quả cả ngày lẫn đêm.
"Việc ngắt ngọn bông từ lâu đã là rào cản cuối cùng trong việc đạt được cơ giới hóa toàn diện trong sản xuất bông," ông Bùi Tân Dân, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm Phát triển Cơ giới hóa Nông nghiệp và Nông thôn, cho biết. "Sự xuất hiện của robot ngắt ngọn bằng laser đầu tiên trên thế giới này có nghĩa là Trung Quốc đang trên bờ vực hiện thực hóa việc canh tác bông được cơ giới hóa hoàn toàn."
Đây là ứng dụng đầu tiên trên thế giới của công nghệ laser trong việc ngắt ngọn bông – một công đoạn nông nghiệp cực kỳ quan trọng, nay đã chính thức bước vào kỷ nguyên công nghệ cao. Đây cũng là robot đầu tiên trong ngành được trang bị LiDAR thể rắn (solid-state LiDAR) cho mục đích này.
Sau 3 năm nghiên cứu chuyên sâu và vô số thí nghiệm, đội ngũ phát triển đã tạo ra 1 cỗ máy phi thường. Thách thức cốt lõi, như Giáo sư Chu Kiến Bình từ Đại học Tân Cương giải thích, giống như việc "bắn tỉa một mục tiêu di động bằng một khẩu súng di động". Cây bông có chiều cao khác nhau và luồng không khí từ chính con robot khi di chuyển cũng có thể làm chúng rung lắc.
Để giải quyết bài toán này, robot đã được tích hợp các công nghệ tiên tiến như cảm biến, thị giác máy tính và điều khiển laser, kết hợp với mô hình trồng trọt độc đáo của Tân Cương. "Mắt thần" của robot, được tạo nên từ sự kết hợp giữa LiDAR và công nghệ tổng hợp hình ảnh, có thể nhanh chóng và chính xác xác định vị trí chồi ngọn của từng cây. Ngay sau đó, một tia laser xanh công suất cao sẽ ngay lập tức đốt và vô hiệu hóa chồi ngọn đó. Quá trình này giúp phá vỡ ưu thế ngọn của cây một cách hiệu quả, chuyển hướng chất dinh dưỡng để thúc đẩy năng suất của quả bông.
Các cuộc thử nghiệm thực địa đã cho thấy những kết quả cực kỳ ấn tượng. Robot đạt tỷ lệ chính xác 98,9% trong việc xác định chồi ngọn, tỷ lệ gây hại cho cây dưới 3%, tỷ lệ ngắt ngọn thành công vượt quá 82% (và con số này vẫn có thể được cải thiện thêm).
Khi được tối ưu hóa hoàn toàn, hiệu suất hoạt động của nó dự kiến sẽ đạt từ 6 đến 8 mẫu Anh mỗi giờ (tương đương khoảng 24.000 đến 32.000 mét vuông mỗi giờ) – nhanh hơn gấp 10 lần so với lao động thủ công. So với các phương pháp cắt cơ học hoặc sử dụng hóa chất truyền thống, việc ngắt ngọn bằng laser là phương pháp "không chạm" và không gây hại, giúp giảm đáng kể tổn thương cho cây bông và tác động đến môi trường. Hơn nữa, nó có thể hoạt động hiệu quả cả ngày lẫn đêm.
"Việc ngắt ngọn bông từ lâu đã là rào cản cuối cùng trong việc đạt được cơ giới hóa toàn diện trong sản xuất bông," ông Bùi Tân Dân, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm Phát triển Cơ giới hóa Nông nghiệp và Nông thôn, cho biết. "Sự xuất hiện của robot ngắt ngọn bằng laser đầu tiên trên thế giới này có nghĩa là Trung Quốc đang trên bờ vực hiện thực hóa việc canh tác bông được cơ giới hóa hoàn toàn."