[Máy nông nghiệp tuần này] Xóa sổ 4.000 cỏ dại chỉ trong 1 giây… xuất hiện ‘robot làm cỏ AI cấp độ điểm ảnh’

Một robot làm cỏ AI thông minh đã xuất hiện để giải quyết khó khăn của công việc làm cỏ trên đồng ruộng ngoài trời. Nhóm của Giáo sư Kim Hyeong-seok tại Viện Nghiên cứu Robot Thông minh, Đại học Quốc gia Jeonbuk, đã vượt qua giới hạn của các công nghệ toàn cầu hiện có, phát triển nguyên mẫu robot làm cỏ chính xác tối ưu cho môi trường canh tác kiểu Hàn Quốc và hoàn tất trình diễn demo.

Cho đến nay, phun thuốc bằng drone hay tự hành đã được thương mại hóa, nhưng công nghệ làm cỏ có thể phân biệt cây trồng và cỏ dại theo thời gian thực vẫn là lĩnh vực chưa được khai phá. Nhóm nghiên cứu đã tìm ra giải pháp vượt qua giới hạn thị giác của con người bằng cách kết hợp kỹ thuật điện tử với công nghệ trí tuệ nhân tạo và robot.

Kết hợp GPU 64 bit và nguyên lý máy in phun… nhận diện cỏ dại ngay cả khi môi trường làm việc và hình thái thay đổi
Giải pháp này nhận diện cỏ dại ngay cả khi cây trồng phát triển và thay đổi hình dạng từ ngay sau khi gieo hạt đến 37 ngày sau đó. Nó cũng phân biệt chính xác cỏ dại ngay cả trong những vùng bóng đen sẫm do ánh nắng gay gắt của mùa mưa hè tạo ra, và vào ban đêm có thể bật đèn pha để làm việc suốt ngày đêm. Hơn nữa, hệ thống đủ chính xác để phân loại cỏ dại thành 3 loại (dạng cỏ) và kê đơn thuốc diệt cỏ chuyên dụng phù hợp cho từng loại. Ngoài ra, hệ thống vẫn có thể nhận diện chính xác ngay cả khi môi trường xung quanh thay đổi như cường độ ánh sáng thay đổi hoặc lúc hoàng hôn.

Giáo sư Kim Hyeong-seok cho biết: “Não người chỉ có khoảng 32 mức phân biệt (5~6 bit) đối với một điểm ảnh, nhưng chỉ cần 10 bit đã có thể biểu diễn gần như vô hạn các con số. Hơn nữa, hệ thống AI gần như không có sai số nhờ năng lực tính toán của bộ nhớ HBM và GPU 64 bit mới nhất, đồng thời tính toán và nhận diện vùng một cách chính xác ở cấp độ điểm ảnh.” Ông nói thêm: “Kết quả thí nghiệm cho thấy khả năng phân biệt cỏ dại của hệ thống vượt trội hơn con người.”

Phương thức ‘phun không tiếp xúc’ của các doanh nghiệp toàn cầu nước ngoài gặp vấn đề thuốc bị gió cuốn trong các cánh đồng trống nhiều gió, gây hại thuốc có thể làm chết cả cây trồng chính. ‘Máy làm cỏ bằng laser’ toàn cầu được đưa ra như một giải pháp thay thế thì chính xác và thân thiện với môi trường, nhưng giá thiết bị lên tới 2 tỷ won. Ngoài ra, do bộ phận chuyển động là cánh tay robot nên tốc độ bị hạn chế. Trên thực tế, tốc độ loại bỏ cỏ dại chỉ đạt 27,8 cây mỗi giây, nên khó áp dụng ở những nơi cỏ mọc um tùm.

Trước tình hình đó, nhóm nghiên cứu đã mạnh dạn áp dụng ‘nguyên lý máy in phun’. Trong quá trình robot di chuyển, AI tính toán vị trí rơi của thuốc và phun chính xác thuốc chỉ vào phần trung tâm của cỏ dại. Ngoài ra, thông qua 150 vòi phun được bố trí cách nhau 8 mm, hệ thống loại bỏ tới 4.000 cỏ dại mỗi giây. Đây là mức có thể làm cỏ hoàn hảo với tốc độ đi bộ của con người. Hiện công nghệ đang được kiểm chứng để áp dụng cho đậu tương trồng cạn, và dự kiến sẽ mở rộng phạm vi ứng dụng sang cây ăn quả và các loại cây trồng khác.

Robot làm cỏ đảm đương khối lượng công việc bằng 6 máy cắt cỏ
Robot làm cỏ của nhóm nghiên cứu có thể vận hành mà không cần con người giám sát, với tốc độ làm cỏ 0,09h mỗi giờ (khoảng 272 pyeong), có thể làm cỏ 0,72h (2.178 pyeong) trong 8 giờ. So với diện tích làm việc của một người sử dụng máy cắt cỏ, robot có thể xử lý gấp 2,5~3 lần mỗi giờ và gấp 4~6 lần mỗi ngày (tính theo 8 giờ). Gần đây, nhóm cũng đang chuẩn bị một máy làm cỏ thân thiện với môi trường được gắn máy cắt cỏ thay vì phun thuốc diệt cỏ từ các vòi phun của nền tảng robot.

Tuy nhiên, dù đã thành công về mặt kỹ thuật, vẫn còn những bài toán cần giải quyết trước khi thương mại hóa.
Giáo sư Kim Hyeong-seok nói: “Độ bền cơ học để chịu được môi trường bị nông dân sử dụng một cách thô ráp vẫn là hạng mục cần được bổ sung.” Ông tiếp tục: “Để thương mại hóa, công nghệ phải được kết nối với doanh nghiệp”, đồng thời nói thêm: “Cần có quá trình cải thiện thể chất ngành thông qua đổi mới mở, trong đó chính phủ thúc đẩy thương mại hóa chung với các viện nghiên cứu đại học và startup sở hữu công nghệ đổi mới.”