در اين پژوهش، اصول طراحي، ساخت و ارزيابي يك روبوت برداشت خيار گلخانه اي ارائه شده است كه در آن با استفاده از روش آموزش به شيوه شبكه عصبي، يك بازو با سه درجه آزادي قادر است موقعيت ميوه خيار را تشخيص و اندازه آن را بررسي كرده و در صورت مطلوب بودن، آن را از ساقه جدا و درون يك سبد قرار دهد كه البته اندازه مطلوب ميوه خيار را نياز بازار و موارد مصرف آن تعيين مي كند. روبوت طراحي شده شامل دو بخش نرم افزاري و سخت افزاري است. بخش نرم افزاري شامل پردازش تصوير بوته خيار با شبكه عصبي به منظور تشخيص ميوه خيار و بخش كنترل بازوهاي روبوت است. بخش سخت افزاري شامل دوربين، حسگر تشخيص فاصله، بازوها، گريپر، سروموتورها و كنترلر (PLC) مي باشد. دقت برداشت محصول توسط اين روبوت 90 درصد و زمان برداشت 40 ثانيه براي هر ميوه خيار است.

بر اين اساس در اين پژوهش، اصول طراحي، ساخت و ارزيابي يك روبوت تشخيص عيوب رنگي با تكيه بر شبكه عصبي ارائه شده است كه در آن با استفاده از روش آموزش به شيوه شبكه عصبي، يك بازو با دو درجه آزادي قادر است موقعيت عيوب رنگي را تشخيص و به واحد كنترل ارسال كند و در صورت مطلوب بودن كيفيت آن را تاييد كند. روبوت طراحي شده شامل دو بخش نرم افزاري و سخت افزاري است. بخش نرم افزاري شامل پردازش تصوير عيوب رنگي(شره و لكه) با شبكه عصبي به منظور تشخيص كيفيت رنگ بر روي سطوح و بخش كنترل بازوهاي روبوت است. بخش سخت افزاري شامل دوربين، حسگر تشخيص ، بازوها، سروموتورها و كنترلر (PLC) مي باشد. دقت عمليات تشخيص توسط اين روبوت 92 درصد و زمان عملكرد در واحد معمول cm 50*50 ثانيه6 ميباشد.

در اين خلاصه به مراحل طراحي و ساخت سامانه هوشمند سم‌پاشي ميزان متغير براي سم‌پاشي علف‌هرز بر اساس مكان آنها كه از روش‌هاي مبتني بر پردازش تصاوير استخراج مي‌شود، پرداخته شده است. در ابتدا جد‌اسازي علف هرز از تصاويرديجيتال دريافتي از دوربين توسط نرم افزار MATLAB انجام گرفت. سپس بر اساس ويژگي‌هاي استخراج شده از تصوير، خروجي مطلوب به درگاه سريال رايانه ارسال شد. به منظور خواندن و اجراي فرامين روي روبات از يك مبدل تبديل سطح ولتاژ استفاده شد تا ارتباط بين رايانه و ميكروكنترلر را برقرار نمايد. دستورات پس از عبور از اين مدار به پردازنده ارسال مي شود و ميكروكنترلر طبق كد برنامه نوشته شده به فراخواني اطلاعات پرداخته و مطابق با آن فرامين كنترلي را به عملگرها كه متشكل از سه عدد افشانك سلونوئيدي كه يك رديف از محصول را پوشش مي‌دهند ارسال مي‌كند. بر اين اساس روبات در ابتدا توسط ميكروكنترلر دستور عكس برداري را به برنامه ارسال كرده و برنامه نيز يك تصوير از رديف كشت به طول و عرض يك در يك متر دريافت مي‌كند. سپس تصاوير به سه بخش مساوي تقسيم شده و در نهايت عمل پردازش بر روي هر سه بخش انجام مي‌شود. در انتها رشته حاوي محتصات علف هرز بر روي درگاه سريال رايانه ارسال مي‌شود. پردازنده رشته ارسال شده را دريافت كرده و روبات را يك متر به جلو هدايت مي‌كند و در اين بين مطابق با خروجي انكودر عمل پاشش بر روي مناطق تجمع علف هرز كه بر اساس مختصات X و Y تعريف مي‌شوند، را انجام مي‌دهد و اين عمل را در يك چرخه به تعداد معلوم و به‌صورت متوالي تكرار مي كند.

با هدف بالابردن سرعت‌ و دقت‌كاشت و پايين ‌آوردن هزينه‌ها، نشاء كار نيمه خودكار گوجه فرنگي طراحي و ساخته شد، نشاءكار ساخته شده از شش قسمت مهم عملياتي شامل: نشاءگيرها، سازوكار انتقال نشاء، لوله سقوط نشاء، شيار بازكن، قسمت توان دهي و قسمت پشتيباني شاسي اصلي تشكيل شده است. نشاءگيرها مخروطي شكل بوده و توان چرخشي آن ها از زمين و به واسطه چرخ زمين گرد تأمين مي شود، شيار بازكن به صورت V شكل بوده و در سازوكار نشاءكار طراحي شده نقش اساسي را ايفا مي كند دستگاه با سرعت پيشروي 2 كيلومتر در ساعت عمل كشت را انجام داده و داراي ظرفيت كشت 25 نشاء در يك رديف كشت مي باشد. در كشت مكانيزه كه توسط نشاءكار ساخته شده انجام گرفت، فاصله بين نشاءها بر روي رديف 35 سانتي متر، عمق كاشت نشاءها 10 سانتي متر و زاويه استقرار تقريباً 7 درجه نسبت به خط كشت ميباشد. كاشت با اين دستگاه از نظر دقت، سرعت و هزينه نسبت به روش دستي داراي اختلاف معنيداري در سطح 5% بوده و به روش دستي ارجحيت دارد.

‏در اين طرح يك دبي سنج (فلومتر) دقيق كه با رهيافت اختلاف فشار و با بكارگيري LFE ‏ كار مي كند طراحي و ساخته شده است. در اين رهيافت از يك المان جريان آرام ( LFE ‏) براي ايجاد اختلاف ‏فشار استقاده شده است كه افت فشار ايجاد شده با شدت جريان عبوري از المان نسبت مستقيم دارد. اين روش مبتني بر اندازه گيري ائتلاف (افت) فشار سيال در دو سر يك لوله ي مويين به عنوان LFE ‏ مي باشد. ويژگي هاي اين دبي سنج در مقايسه با ساير دبي سنج هاي مكانيكي از جمله دبي سنج هاي پروانه اي اين است كه در آن اندازه گيري دبي محلول سم با استفاده از اندازه گيري اختلاف فشار دو سر يك لوله ي موئين و با بكارگيري يك مبدل اختلاف فشار الكترونيكي انجام مي گيرد. سپس با استفاده از رابطه ي Hegen-Poiseulle ‏ دبي دو سر لوله به دقت بالا اندازه گيري مي شود. از ويژگي هاي اين دبي سنج اندازه گيري لحظه اي (آني) قادر است مقادير بسيار دبي كم (مقادير كمتر از 0.5 lit/min ‏ ‏) را كه دبي سنج هاي پروانه اي قادر به اندازه گيري آن نيستند اندازه گيري كند. از ديگر قابليت هاي اين دبي سنج قابليت ارتباط آن به سامانه هاي جمع آوري داده ها و نيز به رايانه به منظور پردازش داده ها است. علاوه بر اين، اين دبي سنج قادر به اندازه گيري دبي مايعات مختلف و از جمله مايعات خورنده شيميايي است.

در اين طرح يك سامانه تزريق مستقيم محلول به سم به درون سيال حامل در سمپاش هاي تزريق مستقيم با استفاده از كنترل تزريق كننده هاي سلونوئيدي با بكارگيري رهيافت PWM طراحي و ساخته شده است. اين تزريق كننده ها ماده موثر علف كش (محلول سم) مورد نياز خود را از يك ريل (لوله ) حاوي ماده موثر علف كش دريافت مي كنند. پس از ورود ماده موثر علف كش به درون ريل و با تحريك الكتريكي تزريق كننده ها ميزان علف كش مورد نياز به درون مخزن اختلاط تزريق مي شود. با دريافت سيگنال هاي كنترلي از سوي كنترل گر ( PLC ) كه با استفاده از كنترل مدولاسيون عرض پالس PWM ارسال مي گردد. سولنوئيد آن تحريك شده و پلانژر موجود در تزريق كننده را در مقابل فشار فنر بازگرداننده به سمت جلو و در جهت باز شدن منفذ هدايت مي كند. با اين عمل سم تحت فشار از منفذ آن به درون مخزن اختلاط تزريق مي شود. ولتاژ تغذيه تزريق كننده ها VDC 10 بوده و بسامد بهينه آن ها با استفاده از بررسي آزمايشگاهي به ميزان 25 Hzتنظيم شد به منظور تغيير ميزان پاشش ماده موثر علف كش درون سيال حامل بسامد سيگنال كنترلي (سيگنال فرمان ارسال شده از PLC ) در مقدار 25 Hz ثابت باقي مي ماند و تنها ميزان چرخه وظيفه DC از مقدار 10 تا 90 درصد بر اساس كنترل PWM تغيير كرد. به منظور اختلاط مناسب ماده موثر علف كش با آب از يك محفظه ي اختلاط استوانه اي شكل با طول 30 سانتي متر و قطر سطح مقطع 8 سانتي متر استفاده شد. از ويژگي هاي اين سامانه در مقايسه با ساير سامانه هاي تزريق از جمله شيرهاي كنترل تناسبي سرعت عكس العمل بالا قيمت كم و دقت بالا است. همچنين به كارگيري اين سامانه بجاي شيرهاي كنترل تناسبي به دليل عدم دسترسي به آنها در داخل كشور از مهمترين مزاياي آنها مي باشد.

به منظور كاهش مصرف سموم كشاورزي و از جمله كاهش مصرف علف كش ها كه سهم قابل توجهي از مصرف سموم كشاورزي را به خود اختاص داده است و نيز حفظ محيط زيست، به كارگيري فناوري هاي مرتبط با كشاورزي دقيق در كنترل مصرف چنين نهاده هايي ضروري است. لذا به كارگيري فناوري ميزان متغير (VRT) در طراحي و ساخت يك سامانه ي سمپاشي ميزان متغير كه علف كش را بر مبناي ويژگي هاي خاك اعمال مي كند از اهداف اصلي طراحي و ساخت اين سامانه مي باشد. به منظور اعمال علف كش به صورت ميزان متغير، ساختار يك سمپاش بوم دار پشت تراكتوري معمولي به يك سمپاش تزريق مستقيم (DI) تغيير يافت. در طراحي و ساخت اين سامانه از يك كنترل كننده ي منطقي برنامه پذيرPLC در ارتباط با يك گيرنده ي GPS همراه با برنامه هاي كنترلي استفاده شده است. بدين صورت كه از مزرعه مورد نظر يك نقشه ديجيتالي براساس بافت و ميزان ماده آلي خاك تهيه و سپس اين نقشه به عنوان ورودي مطلوب به كنترلگر سامانه شناسانده شد. سپس سامانه كنترلي سعي در تغير ميزان اعمال علف كش براساس نقشه تهيه شده مي كند. اين سامانه قادر است علف پيش رويشي سياتازين را براساس ميزان نياز هر نقطه از خاك مزرعه اعمال كند به گونه اي كه در هيچ نقطه اي از سطح مزرعه علف كشي بيش از نياز آن ناحيه و يا كمتر از نياز آن، اعمال نمي شود. اين سامانه قادر است مصرف علف كش هاي پيش رويشي را تا ميزان 30 درصد با توجه شرايط زراعي كشور كاهش دهد كه سهم قابل توجهي در كاهش مصرف اين نوع سموم و در نتيجه كاهش آلايندگي محيط زيست خواهد داشت.

با هدف بالابردن سرعت‌ و دقت‌كاشت و پايين ‌آوردن هزينه‌ها، نشاء كار تمام خودكار گوجه فرنگي طراحي و ساخته شد، دستگاه ازچند قسمت مهم عملياتي ، ساز وكار انتقال نشاء، نشاءگيرها، چرخهاي فشاردهنده و ساز وكاركشت مكانيزاسيون وسه قسمت پشتيباني شاسي‌ها (شاسي‌اصلي، شاسي‌مخزن نشاء گير و شاسي‌جعبه‌هاي نشاء)، تواندهي وكنترل تشكيل‌شده‌است. دستگاه با سرعت بهينه km/h1 عمل كشت را انجام‌داده و داراي سرعت كشت33 بوته درهر رديف بردقيقه مي‌باشد. كاشت با اين دستگاه ازنظر دقت، سرعت و هزينه نسبت به‌ روش كشت دستي داراي اختلاف معني‌داري در سطح 1% بوده و برروش دستي ارجحيت دارد.

امروزه موضوع سوخت و آلاينده هاي ناشي از آن به يك چالش اساسي در دنيا تبديل شده است. در ايران نيز چند سالي است با سهميه بندي سوخت سعي در كنترل مصرف آن و به تبع آن كنترل آلاينده هاي ناشي از آن شده است. يكي از راهكارهاي كنترل مصرف سوخت و آلايندگي، به كارگيري سوخت طبيعي فشرده (CNG) است. اين سوخت امروزه به طور وسيعي بر روي خودروهاي با موتور اشتعال جرقه اي استفاده مي شود ولي در موتورهاي اشتعال تراكمي كمتر به كار رفته است. شايد از مهمترين دلايل عدم به كارگيري اين سوخت در موتورهاي اخير، ارزان تر بودن سوخت ديزل نسبت به بنزين، اجراي پيچيده تر سامانه سوخت رساني CNG در موتورهاي اشتعال تراكمي و نيز نياز به گشتاور (توان) بالا در اين موتورها است كه در نگاه اول به نظر مي رسد سوخت CNG در يك نمنه تراكتور با موتور 6 سيلندر (تراكتور مسي فرگوسن 399) مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفت. بدين منظور با بكارگيري تجهيزات سوخت رساني CNG نظير مخزن، رگولاتور، ميكسر و شيرهاي كنترل، اين موتور به يك موتور با سوخت تركيبي تبديل شد. بدين مفهوم كه گاز و هوا توسط ميكسر در مانيفولد هوا مخلوط و در مرحله مكش وارد موتور مي شود. سپس در مرحله تراكم و در آغاز مرحله احتراق اندكي سوخت ديزل توسط پمپ انژكتور و توسط نازل هاي اوليه موتور به درون سيلندر تزريق مي شود. به منظور كاهش تزريق سوخت و نيز عدم قطع پاشش سوخت توسط گاورنر در سرعت دوراني بالا از محدودكننده وزنه هاي گاورنر استفاده شد. اين سامانه قابليت كار هم با سوخت ديزل و هم با سوخت تركيبي ديزل و گاز را داراست. در ازمون هاي مزرعه اي مشخص شد در مود تركيبي، تراكتور قادر است بيش از 80 درصد فعاليت هاي زراعي را انجام دهد. در آزمون هاي مصرف سوخت، كاهش 30 درصدي مصرف سوخت معادل با ديزل مشاهده شد. همچنين در آزمون آلايندگي بيش از 70 درصد كاهش در آلاينده هاي نظير No2, No, Co و HC نسبت به سوخت ديزل مشاهده شد. از ديگر محاسن اين روش عدم نياز به سامانه جرقه زني برقي و عدم نياز به دستكاري موتور ديزل مي باشد.