คอลัมน์ นวัตกรรมสร้างโอกาส: หุ่นยนต์อัจฉริยะตรวจปรับปรุงสภาพดิน

ในการปลูกพืชโดยทั่วไป การเลือกพื้นที่ทำการปลูก

และการจัดการดินเริ่มต้นก่อนปลูกเป็นสิ่งที่สำคัญอย่างยิ่ง เกษตรกรต้องเตรียมดินที่เหมาะสมก่อนปลูกทุกครั้ง แต่ในการตรวจและปรับสภาพดินในปัจจุบันต้องใช้ระยะเวลาในการเก็บตัวอย่างดินมาตรวจสภาพก่อนแล้วจึงทำการปรับสภาพ ซึ่งขั้นตอนดังกล่าวยังใช้แรงงานคนเป็นหลัก ทำให้เสียเวลาและแรงงานคนในการตรวจสภาพดินและปรับสภาพดิน จากเหตุผลดังกล่าว ดร.เกียรติศักดิ์ แสงประดิษฐ์ นักวิจัย จึงร่วมกับนักศึกษาชั้นปีที่ 4 จากภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศว กรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล (มทร.) ธัญบุรี คิดค้นและออกแบบหุ่นยนต์ปรับสภาพดินได้เป็นผลสำเร็จ

“หุ่นยนต์ตรวจและปรับสภาพดินอัตโนมัตินี้เป็นเพียงเครื่องต้นแบบ ที่ใช้ระยะเวลาในการวิจัยและพัฒนาได้ประมาณ 6 เดือน ภายใต้หลักการทำงานหลักๆ 4 ส่วน คือ ส่วนแรก เครื่องหุ่นยนต์เป็นตัวขับเคลื่อนหุ่นยนต์ให้เดินหน้าได้ตามที่เราต้องการ, ส่วนที่ 2 คือ เซ็นเซอร์ซึ่งเป็นตัววัดค่าแร่ธาตุและอาหารในดิน, ส่วนที่ 3 หัวใจสำคัญเป็น Mainboard ซึ่งเป็นศูนย์กลางของการเชื่อมต่อสำหรับอุปกรณ์ภายในคอมพิว เตอร์ ทำหน้าที่ในการควบคุม และส่วนที่ 4 คือสเปรย์ หลังจากที่ตรวจวัดค่าแร่ธาตุอาหารในดิน หากปรากฏว่าปริมาณแร่ธาตุในดินที่ได้ทำการตรวจวัดไม่เพียงพอ ระบบจะส่งข้อมูลไปยัง Mainboard เพื่อสั่งงานไปยังสเปรย์ให้ฉีดปุ๋ยน้ำหรือแร่ธาตุที่บรรทุกในเครื่องหุ่นยนต์ไปยังดินในปริมาณที่เหมาะสม โดยผ่านการคำนวณปริมาณจากเครื่องคอมพิวเตอร์แล้ว” ดร.เกียรติศักดิ์กล่าว

หุ่นยนต์ต้นแบบตัวนี้ประกอบด้วย โครงสร้างหุ่นยนต์ที่เป็นอะลูมิเนียม เพราะจะได้มีน้ำหนักเบา, ชุดสไลด์ สำหรับตรวจวัดสภาพดิน (NPK เซ็น เซอร์), ชุดควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์, ระบบจ่ายน้ำยาปรับสภาพดิน โดยกลไกการทำงานของหุ่นยนต์ไม่ซับซ้อนมากนักที่เริ่มจากผู้ทำการตรวจสภาพหุ่นยนต์อัจฉริยะสำหรับตรวจวัดและปรับสภาพดินอัตโนมัติให้พร้อมกับการทำงาน ทำการเติมน้ำยาปรับสภาพดินลงในกระบอกเก็บน้ำยาของหุ่นยนต์ทั้ง 2 ข้างให้เต็ม และนำหุ่นยนต์อัตโนมัติดังกล่าวติดตั้งให้คร่อมร่องเกษตรที่ต้องการปรับสภาพดินและทำการเซตค่าให้

หลังจากเซตค่าหุ่นยนต์ ระบบจะทำงานแบบอัตโนมัติ โดยชุดควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์จะทำการสั่งงานให้ชุดสไลด์ของหุ่นยนต์ ตรวจวัดสภาพดินที่ทำการเจาะลงไปและส่งผ่านข้อมูลมายังชุดควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ หลังจากนั้นชุดควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์จะวิเคราะห์ข้อมูลและสั่งให้ระบบจ่ายน้ำยาปรับสภาพดินทำการปรับสภาพดินให้เหมาะสมกับการเพาะปลูก ซึ่งชุดควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์จะสั่งให้หุ่นยนต์ขับเคลื่อนและทำการตรวจทุกๆ 0.50 เมตร โดยผู้ใช้งานเพียง 1 คน

ดังนั้นในเรื่องของประสิทธิภาพในการทำงานของหุ่นยนต์ตัวนี้ จึงรับประกันได้ว่า ใช้งานได้สะดวกและมีความปลอดภัย ส่วนในการซ่อมบำรุงอุปกรณ์ชิ้นส่วนหรือในกรณีชำรุดก็สามารถถอดเปลี่ยนได้ง่าย หลังจากได้นำหุ่นยนต์ตรวจและปรับสภาพดินไปทดสอบด้วยกันถึง 2 แห่ง ได้แก่ พื้นที่เพาะปลูกบริเวณมหาวิทยาลัยและศูนย์วิจัยข้าว ในพื้นที่ที่มีการไถหรือยกร่องเรียบร้อยแล้ว เนื่องจากตัวเซ็นเซอร์หรือตัววัดค่าไม่สามารถแทงลงในดินที่มีลักษณะแข็งมากได้ ถึงแม้จะมีตัวไกด์ไลน์เจาะลงไปบนดินก่อนก็ตาม

อย่างไรก็ตาม หุ่นยนต์ต้นแบบตัวแรกมีโครงสร้างภายนอกขนาดเล็ก การบรรทุกปุ๋ยน้ำที่พ่นออกมาจากสเปรย์ให้กับพืชจึงมีปริมาณน้อยอยู่ แต่ในทางกลับกันประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่สามารถทำงานติดต่อกันได้ถึง 8 ชั่วโมง ซึ่งพอๆ กับขนาดพื้นที่เพาะแปลงผักยกร่องที่มีความยาวประมาณ 10 เมตร

จากข้อจำกัดข้างต้น ดร.เกียรติ ศักดิ์ จึงไม่หยุดยั้งที่จะนำหุ่นยนต์ตรวจและปรับสภาพดินอัตโนมัติไปพัฒนาต่อให้มีขนาดใหญ่ขึ้น เพื่อให้สามารถบรรทุกปริมาณปุ๋ยน้ำและแร่ธาตุอาหารในดินได้อย่างไม่จำกัด ประมาณรถแทรกเตอร์ขนาดเล็ก 10 แรงม้า รวมถึงระบบการขับเคลื่อนไปในทิศทางต่างๆได้ นอกจากเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้อย่างเดียว และใช้ต้นกำลังเป็นน้ำมันเชื้อเพลิงแก๊สชีวภาพหรือโซลาร์เซลล์ในการ