The Internet of Things for Artificial Intelligence Robots to SupportAutomated Cultivation

Abstract

The world's agricultural sector has entered the era of robotics, after laboring in this sector has a high probability of shortages. This is because working people do not choose to pursue a career in agriculture. Due because it is hard work, repetitive patterns, risks of exposure to pesticides and herbicides, and laborers enter the elderly age. While agricultural products are still in demand, the quantity of consumption is increasing every moment. Several previous studies have been done to solve the problems. However, those solutions were to develop prototypes working on specific tasks. Some factors need to be further developed and modified, such as automation, the flexibility of work, increasing and reducing working space, and the cost of development. In this thesis, an automated cultivation robot was developed by integrating robotics with the Internet of Things, Image Processing, and Artificial Intelligence to sow the seeds on the pots. The results showed that the velocity of the prototype was 360 meters per hour. The sowing speed was about 13.37 seconds per pot or 257 pots per hour. The seeding task for each round takes an average of 12.53 minutes. The operating time of the robot per charge is approximately 2 hours (the robot can seed 486 pots on a single charge). The seeding accuracy is 0.72. Moreover, the workspace can be flexible and scaled up. The robot is small, lightweight (only 20 kg), and has low development costs.

ปัจจุบันภาคเกษตรกรรมของโลกเริ่มเข้าสู่ยุคของการใช้หุ่นยนต์แล้ว หลังจากแรงงานในภาคเกษตรกรรมมีแนวโน้มสูงที่จะขาดแคลนในอนาคต ซึ่งเหตุผลมาจากคนวัยทำงานไม่เลือกประกอบอาชีพด้านการเกษตร เพราะเป็นงานหนัก ซ้ำซาก และเสี่ยงการสัมผัสสารเคมี รวมถึงเกษตรกรในปัจจุบันก็เริ่มย่างเข้าสู่วัยผู้สูงอายุ ในขณะที่สินค้าเกษตรเป็นสินค้าที่ตลาดโลกมีความต้องการอย่างต่อเนื่อง และมีการบริโภคเพิ่มขึ้นทุกขณะ ซึ่งงานวิจัยก่อนหน้านี้ได้ทำการศึกษาเพื่อประเมินและแก้ไขปัญหามาแล้ว แต่พบว่าการแก้ไขดังกล่าวเป็นการพัฒนาต้นแบบที่ทำงานเฉพาะด้าน รวมถึงยังมีปัจจัยที่ต้องพัฒนาเพิ่มเติมต่อ เช่น การทำงานแบบอัตโนมัติ ความยืดหยุ่นในการทำงาน การเพิ่ม-ลดพื้นที่การทำงานและต้นทุนของการพัฒนา ในวิทยานิพนธ์นี้ได้ทำการพัฒนาหุ่นยนต์เพาะปลูกพืชแบบอัตโนมัติ ซึ่งประยุกต์การทำงานของหุ่นยนต์เข้ากับอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง การประมวลผลภาพ และปัญญาประดิษฐ์ เพื่อหยอดเมล็ดลงบนกระถางในแปลงปลูก ซึ่งผลของการพัฒนาดังกล่าวแสดงให้เห็นว่า หุ่นยนต์ที่ถูกพัฒนาขึ้นมีความเร็วในการเคลื่อนที่ 360 เมตรต่อชั่วโมง และมีอัตราการหยอดเมล็ด 13.37 วินาทีต่อกระถาง หรือ 257 กระถางต่อชั่วโมง ซึ่งในแต่ละรอบมีระยะเวลาในการทำภารกิจเฉลี่ย 12.53 นาที โดยระยะเวลาในการทำงานต่อการชาร์จหนึ่งครั้งประมาณ 2 ชั่วโมง ซึ่งหุ่นยนต์จะสามารถหยอดเมล็ดได้ 486 กระถาง ที่ความแม่นยำในการหยอดเมล็ดเท่ากับ 0.72 นอกจากนี้หุ่นยนต์ต้นแบบยังมีความยืนหยุ่นและปรับขนาดพื้นที่การทำงานได้ โดยที่มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบาเพียง 20 กิโลกรัม และมีต้นทุนในการพัฒนาที่ต่ำ