AP23490705 – Исследование и разработка автономного робота уничтожителя сорняков с искусственным интеллектом

Цель – является создание модели робота уничтожителя сорняков с искусственным интеллектом, совершенствованием технологического процесса уничтожения сорной растительности с применением активных ножей.

Актуальность: Борьба с многолетними сорняками является актуальной проблемой в условиях глобального потепления, поскольку они конкурируют с сельскохозяйственными культурами за питательные вещества. Использование химических гербицидов наносит вред окружающей среде, увеличивает затраты фермеров и влияет на цену продукции. Традиционные методы опрыскивания химикатами целых полей неэффективны и наносят ущерб урожаю. Сорняки также способствуют распространению вредителей и ухудшают качество почвы и воды. Ручное удаление сорняков требует больших трудозатрат, а нехватка рабочей силы еще больше усугубляет проблему.

Научный руководитель: Доктор Ph.D., Ассоциированный профессор, Нұғман Ерік Зейнелұлы

Ожидаемые и достигнутые результаты: Была разработана принципиальная схема автономного робота для борьбы с сорняками, а также определены его габариты и расположение компонентов. На основе проведенного анализа была создана 3D-модель робота, оснащенного искусственным интеллектом, и собран прототип. Были усовершенствованы алгоритмы на основе модели YOLOv5 Large для повышения точности распознавания сорняков. Разработаны алгоритмы определения координат корней сорняков и управления движением режущего лезвия. Были оптимизированы параметры скорости и импульса лезвия, а также внесены изменения в конструкцию. Создана испытательная платформа, на которой были протестированы все модифицированные компоненты. На основе полученных результатов были сформулированы технические требования к усовершенствованию системы управления роботом. В ходе доработки система управления была модернизирована на базе микроконтроллера STM32F4, а точность управления колесами была повышена. Была разработана методология полевых испытаний и проведены экспериментальные исследования с использованием системы компьютерного зрения. Исследования охватывали обнаружение сорняков, оптимизацию траекторий движения и параметров режущего лезвия. В результате при скорости 0,1 м/с робот продемонстрировал эффективность удаления сорняков на уровне 90–95 % без повреждения сельскохозяйственных культур. Внедрение автономного робота позволяет снизить затраты на рабочую силу, повысить качество обработки и отказаться от использования химикатов.