Ngày 04/08/2023, tại hội nghị “Đào tạo và phát triển nguồn nhân lực nông nghiệp và phát triển nông thôn khu vực phía Nam để phục vụ cho phát triển nông nghiệp, nông thôn bền vững”, Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT) Lê Minh Hoan đã nhận định rằng nông nghiệp là một lợi thế quốc gia, tuy nhiên, việc thiếu hụt nhân lực đã gây ra tình trạng mất cân đối, tạo ra các thiệt hại cho nhiều lợi thế của Việt Nam.

Việc thiếu hụt nhân lực làm cho cây trồng không được chăm sóc đầy đủ ở các giai đoạn cần thiết, dẫn đến sản lượng thu hoạch không đạt được như kỳ vọng. Trên thị trường hiện nay, để thay thế nhân công cho nhu cầu phun thuốc trừ sâu, phân bón cho cây trồng có nhiều dòng drone như DJI Agras T40, EFT Z50... Tuy nhiên các dòng drone này sẽ có chi phí đầu tư rất cao, trung bình khoảng trên 350 triệu đồng, và việc bảo trì, bảo dưỡng drone cũng có giá thành cao. Sau quá trình khảo sát nhu cầu thị trường và sự phát triển của lĩnh vực này khá kỹ lưỡng tại các khu vực miền Tây và miền Trung, để góp phần khắc phục một phần tình trạng thiếu nhân lực, TS. Đặng Xuân Ba, giảng viên bộ môn Tự động điều khiển, Khoa Điện - Điện tử, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, cùng hơn 20 cộng sự là sinh viên, kỹ sư trẻ đã nghiên cứu và phát triển các loại máy bay không người lái (drone) phục vụ cho việc chăm sóc các loại cây trồng trên diện tích lớn. 

 
TS. Đặng Xuân Ba và nhóm nghiên cứu cùng với sản phẩm drone

Bảng so sáng cấu hình các dòng drone

Drone do nhóm của TS. Đặng Xuân Ba phát triển có tỷ lệ nội địa hóa là 40%. Phần khung của drone được nhóm thiết kế và đặt gia công tại các cơ sở trong nước. Còn các bộ phận như động cơ, cánh quạt, pin... được nhập khẩu từ những đơn vị có danh tiếng trong lĩnh vực drone và flycam như HobbyWing, MaxAmps…

Bốn động cơ được sử dụng trên drone là dòng X11 của hãng HobbyWing, công ty chuyên sản xuất các thiết bị điện tử cho xe đua RC và các động cơ không chổi than. Bốn động cơ này hiện là dòng động cơ không chổi than hiện đại hơn các phiên bản drone thương mại có chức năng tương tự trong khu vực châu Á. Việc sử dụng 4 động cơ này giúp cho drone có thể cất cánh và mang theo bình chứa lên đến 60 lít dung dịch. Cùng với đó là độ cao đạt tới 50m và đạt tốc độ lên đến 70km/h khi có tải.

Động cơ X11 của hãng HobbyWing được sử dụng trên drone

Để drone có thể hoạt động ổn định ở mức công suất cao nhất, nhóm đã chọn dòng pin Lipo từ hãng MaxAmps, một công ty chuyên sản xuất pin Lithium Polymer (LiPo) và pin Lithium Ion (Li-ion) cho các ứng dụng không người lái như máy bay không người lái, robot và các hệ thống tự động. Viên pin đảm bảo cung cấp năng lượng cho drone hoạt động ổn định trong 45 phút và có khối lượng lên đến gần 15 kg. Viên pin này còn có khả năng chống nước, giúp cho drone có tính an toàn hơn, giảm nguy cơ cháy nổ.

 
Pin Lipo được nhập khẩu từ hãng MaxAmps dùng để cấp nguồn cho các hoạt động của drone

Với các yêu cầu trong việc phun thuốc chăm sóc cây trồng, hệ thống phun được thiết kế bao gồm thùng chứa, có nhiều mức từ 20 đến 70 lít dung dịch tùy mục đích sử dụng, và hai máy bơm để đưa nước từ bình chứa đến 4 vòi phun ly tâm. Vòi phun có tầm phun tối đa lên đến 4m. Theo tính toán, với diện tích 1ha, drone di chuyển quãng đường khoảng 2,5 km với tốc độ 40 km/h, tốc độ phun 6 lít mỗi phút, thì chỉ cần khoảng 4 phút sẽ phun xong toàn bộ diện tích.

Hệ thống phun gồm bình chứa và máy bơm

 
Vòi phun ly tâm được sử dụng trên drone

Bộ phận quan trọng nhất của drone là bộ điều khiển trung tâm với 4 hệ thống vi xử lý được kết nối với nhau, giúp điều khiển và giám sát tất cả hoạt động, thông số của drone, do nhóm thiết kế và thi công. Để hạn chế ảnh hưởng của thời tiết và môi trường xung quanh, các hệ thống xử lý được bảo vệ trong các hộp có 2 lớp bảo vệ. Theo TS. Xuân Ba, nhóm tự phát triển thuật toán ước lượng khối lượng tải drone thông qua cơ chế nhiễu động của thùng chứa. Thông số về nhiễu động được gửi về bộ điều khiển trung tâm để tính toán khối lượng tải hiện tại và điều chỉnh tốc độ động cơ phù hợp. Điều này giúp drone hoạt động ổn định, an toàn khi khối lượng tải thay đổi. "Việc tích hợp thuật toán này sẽ loại bỏ cảm biến và hệ thống điện phức tạp kèm theo trên drone, tăng tính linh hoạt và ổn định cho hệ thống và giảm chi phí", TS. Xuân Ba nói. Tuy nhiên, ông cho rằng, thuật toán này cần người sử dụng có kinh nghiệm và kiến thức chuyên môn để điều chỉnh thông số phù hợp. Nhóm đang hướng tới đơn giản hóa để người sử dụng không có chuyên môn vẫn có thể thiết lập các thông số.

Hộp chứa bộ điều khiển

 
Dương Khắc Luân, sinh viên Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM, thành viên nhóm nghiên cứu, thiết lập các thông số kỹ thuật trước khi bay. 

Drone hoạt động thực tế

Theo TS. Xuân Ba, drone có thể thay thế một phần nhân công hiện tại, và có thể giúp tiết kiệm thời gian, kinh phí trong việc chăm sóc cây trồng, nhờ đó tăng được lợi nhuận cho bà con nông dân. Phiên bản drone hiện tại vẫn đang được thử nghiệm để hoàn thiện các tính năng và độ an toàn của drone khi hoạt động. Nhóm cũng sẽ cải thiện về phần thiết kế để drone có ngoại hình bắt mắt hơn trong thời gian tới. Giá dự kiến cho một sản phẩm ước tính từ 250 triệu - 350 triệu đồng, tiết kiệm hơn 20% so với các dòng drone được nhập khẩu có chức năng tương tự, và có thể bảo trì, bảo dưỡng dễ dàng hơn.

Tin, bài: Nhân Võ