Thiết kế robot phun thuốc trừ sâu trong nông nghiệp

Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017

Kỷ yếu khoa học

THIẾT KẾ ROBOT PHUN THUỐC TRỪ SÂU TRONG NƠNG NGHIỆP
Nguyễn Hồng Thái*, Bế Hồng Yến, Dương Thị Trà My,
Vi Văn Tầm, Lương Văn Giang
Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông Thái Nguyên
*Tác giả liên lạc:
TÓM TẮT
Sản phẩm “Thiết kế Robot phun thuốc trừ sâu trong nơng nghiệp” có thể triển khai ở nhiều
điều kiện địa hình khác nhau, đặc biệt tại những nơi đồi núi, địa hình khó khăn, khắc nghiệt.
Tiết kiệm sức lao động, tránh tiếp xúc trực tiếp của người nông dân với thuốc bảo vệ thực vật.
Đồng thời, đẩy mạnh q trình sản xuất cơng nghiệp, đưa máy móc, trang thiết bị hiện đại
vào sử dụng trong nông nghiệp và sản xuất ở nông thôn thay thế cho lao động thủ công. Thúc
đẩy công cuộc Công nghiệp hoá – Hiện đại hoá đất nước.
Sản phẩm được thiết kế hoàn thiện và đã thu được hiệu quả tốt. Các kết quả của việc nghiên
cứu trên đã được thực nghiệm tại các địa hình trồng trọt, canh tác cây giống và hoa màu tại
Phường Túc Duyên- T.p Thái Nguyên- Tỉnh Thái Ngun.
Từ khóa: Robot phun thuốc sâu, nơng nghiệp tưới tiêu tự động, giải pháp nông nghiệp hiện
đại.
TOPOGRAPHIC ROBOT OF AUTOMATIC SPRAYING PESTICIDES
IN AGRICULTURE
Nguyen Hong Thai*, Be Hoang Yen, Duong Thi Tra My,
Vi Van Tam, Luong Van Giang
University of Information and Communication Technology, ICTU-TN
*Corresponding authour:
ABSTRACT
The product "Design of pesticide spraying machines in agriculture” can be deployed in a
variety of terrain conditions, especially in hilly and difficult terrain. Saving labor, avoiding
direct contact of farmers with pesticides. At the same time, speeding up the industrial

production process, bringing modern machinery and equipment into use in agriculture and
rural production in place of manual labor. Promote the industrialization - modernization of
the country.
The product is designed to be finished and has good effect. The results of this research have
been experimented at the areas of planting of seedlings and cash crops in Tuc Duyen Ward,
Thai Nguyen Province, Thai Nguyen Province.
Key words: Robotic pesticide, automatic agriculture irrigation, modern agricultural solution.
TỔNG QUAN
Việt Nam là một nước nông nghiệp, tổng
diện tích đất nơng nghiệp của nước ta là
262.805 km2 (chiếm 79,4%, theo thống kê
năm 2013). Do đó, một lượng lớn thuốc bảo
vệ thực vật đã được người nông dân lựa chọn
trong phòng chống dịch bệnh, nâng cao năng
suất và bảo vệ cây trồng. Hằng năm, Việt
Nam nhập và sử dụng từ 70.000-100.000 tấn
hóa chất thành phẩm để phục vụ sản xuất
nông nghiệp.
Bên cạnh những ưu điểm của việc sử dụng
hoá chất bảo vệ thực vật đem lại cho ngành
nơng nghiệp thì những ảnh hưởng của nó đến

sức khỏe con người đang là một vấn đề cấp
bách hiện nay. Việc tiếp xúc lâu dài với
thuốc bảo vệ thực vật có thể dẫn đến các
bệnh rối loạn tim phổi, thần kinh và các triệu
chứng về máu và các bệnh về da. Theo điều
tra của Cục Y tế dự phòng và mơi trường
Việt Nam, hằng năm có trên 5000 trường hợp
nhiễm độc hóa chất bảo vệ thực vật phải cấp

cứu tại bệnh viện và có trên 300 trường hợp
tử vong.
Qua tìm hiểu thực tế, nhóm chúng tơi đánh
giá tác động của việc sử dụng thuốc bảo vệ
thực vật tới sức khoẻ của nông dân, đặc biệt
đối với những người phun thuốc. Một số

400


Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017

nghiên cứu cho thấy, tại thời điểm phun
thuốc, hầu hết các chất ơ nhiễm đều có nồng
độ vượt quá tiêu chuẩn cho phép gấp nhiều
lần nhất là Filitox, Azodrin, Regen và đặc
biệt là Xylene. Các chất ô nhiễm này sẽ ảnh
hưởng trực tiếp qua đường hô hấp, bề mặt da
và nhiễm vào máu của người trực tiếp phun
thuốc.
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng sử dụng thuốc
bảo vệ thực vật có những ảnh hưởng tiêu cực
lớn tới nơng dân.
Thêm vào đó, việc đầu tư vào cơng tác huấn

Kỷ yếu khoa học

luyện và tuyên truyền cho người nông dân về
quản lý thuốc bảo vệ thực vật và sử dụng
phương tiện bảo vệ cá nhân thích hợp cần

kinh phí đầu tư lớn. Do đó, dựa trên tình hình
thực tế trên, nhóm tác giả đưa ra ý tưởng sản
phẩm “Thiết kế Robot phun thuốc trừ sâu
trong nông nghiệp”. Giúp giảm thiểu sức lao
động, nâng cao năng suất cây trồng, tránh
tiếp xúc trực tiếp của người nông dân với
thuốc bảo vệ thực vật.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Hình 1. Sơ đồ khối hệ thống
Từ ý tưởng đưa ra chúng tôi xây dựng sản trừ sâu chun dụng 20lit có tích hợp máy
phẩm gồm những module chính như sau:
bơm với cơng suất tối đa 60W. Các hệ thống
Cơ cấu chuyển động: được thiết kế gồm 4 vòi phun được thiết kế linh hoạt đặt phía trên
động cơ trong đó có 2 động cơ làm nhiệm vụ hệ thống nâng hạ.
giúp robot di chuyển. 2 động cơ kéo 2 cánh Sensor mức: cảm biến mức được gắn ở bình
tay giúp sản phẩm có khả năng di chuyển phun. Khi lượng thuốc trừ sâu trong bình
linh hoạt trên nhiều địa hình. Hệ thống truyền xuống dưới mức cho phép, khối sensor mức
tải và công suất được tính tốn phù hợp, đảm sẽ truyền tín hiệu cảnh báo tới người sử
bảo khả năng chịu tải của sản phẩm lên tới dụng(hiển thị cảnh báo lên màn hình LCD
70kg.
gắn trên tay điều khiển, đồng thời hệ thống
Hệ thống được thiết kế với một động cơ bơm ngắt tự động thông qua bộ xử lý trung
chuyển động kết hợp với cơ cấu vitme và bộ tâm.
khung nâng hạ giúp sản phẩm có khả năng Khối tay điều khiển có chức năng truyền các
điều chỉnh độ cao hệ thống vịi phun (tối đa tín hiệu điều khiển chuyển động thẳng, vượt
1,8m)
địa hình, nâng hạ vịi phun tới bộ xử lý trung
Hệ thống phun được thiết kế với hai hệ thống tâm. Đồng thời nhận và phát tín hiệu cảnh
phun riêng biệt là phun luống và phun đơn. báo từ khối sensor mức.

Hệ thống phun được cấp bởi bình phun thuốc

401


Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017

Khối xử lý trung tâm sử dụng vi điều khiển
Arduino UNO R3 ATMEGA16U2 có chức
năng thu nhận tín hiệu và truyền các tín hiệu
điều khiển tới tồn bộ hệ thống của sản

Kỷ yếu khoa học

phẩm.
Khối nguồn: hệ thống sử dụng nguồn 1 chiều
12-24V để cung cấp cho các động cơ và máy
bơm.

Hình 2. Sơ đồ nguyên lý mạch hoàn chỉnh
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Sản phẩm được thiết kế hoàn thiện và đã thu
được hiệu quả tốt. Các kết quả của việc
nghiên cứu trên đã được thực nghiệm tại các

địa hình trồng trọt, canh tác cây giống và hoa
màu tại Phường Túc Duyên- T.p Thái
Nguyên- Tỉnh Thái Nguyên.

Hình 3. Hình ảnh hồn thiện thiết kế Robot phun thuốc trừ sâu trong nông nghiệp

Ý nghĩa về mặt khoa học
Hiệu quả về mặt kinh tế
Thực hiện nghiên cứu, chế tạo, hồn thiện Sản phẩm có giá thành thấp, phù hợp triển
sản phẩm nhóm tác giả đã có thể tiếp cận và khai tại những vùng sản suất nơng - lâm
tìm hiểu được những khả năng cũng như tài nghiệp với diện tích lớn
ngun về mặt cơng. Từ đó có thể làm chủ Hiệu quả về mặt xã hội
công nghệ để phát triển dự án hay thiết kế Hệ thống có thể triển khai ở nhiều điều kiện
thêm những sản phẩm Khoa học cơng nghệ địa hình khác nhau, đặc biệt tại những nơi
khác.
đồi núi, địa hình khó khăn, khắc nghiệt. Từ

402


Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017

đó sẽ góp phần giảm thiểu số vụ tai nạn trong
lao động sản xuất nhằm giảm thiệt hại về
người và tài sản. Sản phẩm cịn góp phần
giảm công sức lao động và bảo vệ sức khỏe
cho người nông dân tránh khỏi những tác hại
trực tiếp của thuốc trừ sâu đối với cơ thể.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
Trong q trình thực hiện đề tài, nhóm
nghiên cứu đã trải qua rất nhiều khó khăn
trong việc tiếp cận với những kiến thức mới,
công nghệ mới. Song sản phẩm đã được hoàn
thiện thực hiện trên các bệnh nhân thu được

Kỷ yếu khoa học

kết quả tốt.
Chúng tôi gửi lời cảm ơn chân thành đến các
đơn vị tổ chức cuộc thi Euréka đã tạo điều
kiện cho chúng tôi học hỏi và phát triển tốt
hơn trong nghiên cứu khoa học, và xin cảm
ơn Trường Đại học Thông tin và Truyền
thông Thái Nguyên đã giúp đỡ chúng tơi
trong suốt q trình làm đề tài.
Nhóm nghiên cứu rất mong sẽ nhận được sự
giúp đỡ, hỗ trợ của nhiều cơ quan, tổ chức để
sản phẩm của chúng tơi có thể được thử nghiệm
rộng rãi và hồn thiện hơn nữa.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHẠM BÍCH NGÂN, ĐINH XUÂN THẮNG (2006) Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu đến sức
khoẻ của người phun thuốc, Science & Technology Development, Vol 9, No.2.
BS. NGUYỄN THỊ THANH HUYỀN (2010) Tác hại của thuốc hoá chất bảo vệ thực vật tới
sức khoẻ con người và môi trường Báo Đắc Lắk Điện tử.

403