Robot diệt cỏ bằng tia laser của sinh viên Đà Nẵng hướng tới một nền nông nghiệp sạch

Mong muốn giảm sức lao động cho nông dân và không sử dụng thuốc hoá học

Những ngày cuối hè, Huỳnh Gia Huy, sinh viên năm cuối lớp 22DL1, khoá 22, khoa Cơ khí trường Đại học Sư phạm kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng vẫn miệt mài trong xưởng chế tạo của nhà trường để nghiên cứu hoàn thiện Ecostriker - robot diệt cỏ bằng tia laser.

Đây là nguyên mẫu đầu tiên do Huy làm trưởng nhóm và các bạn Nguyễn Anh Thư, Nguyễn Ngọc Anh, Phan Đức Việt cùng nghiên cứu phát triển.

Ngừng chỉnh máy, chàng sinh viên 22 tuổi chia sẻ: Khi đi thực địa tại các vườn rau thấy đến 11-12 giờ trưa nắng gắt nhưng các bác nông dân vẫn phải làm cỏ. Do đó, chúng em muốn có một giải pháp để giảm thiểu được sức lao động của người nông dân.

Thứ hai nữa, giải pháp mà chúng em muốn tìm là không sử dụng thuốc hoá học. Bình thường muốn diệt cỏ thì người nông dân dùng hai cách là thuốc hoá học hoặc nhổ cỏ thủ công. Thuốc hoá học thì đương nhiên ảnh hưởng và tác động đến đất và rau.

Vì vậy nhóm muốn tìm đến phương pháp mới là dùng công nghệ tia laser, khi tiêu diệt cỏ chính xác thì không ảnh hưởng đến đất đai và chất lượng của sản phẩm rau củ quả.

Huy cho biết: “Công nghệ chính chúng em dùng là thị giác máy tính để phân loại, nhận diện được cỏ với rau sau đó tính toán điều khiển cơ cấu nhắm bắn”.

Theo đó, robot được thiết kế để chạy dọc theo luống rau, camera đặt phía trước máy, tia laser đặt phía sau. Khi robot vận hành thì camera sẽ ghi nhận hình ảnh, AI sẽ phân loại và định vị toạ độ rồi kích hoạt tia laser bắn chính xác vào cây cỏ.

“Huấn luyện AI là một quá trình, bước đầu phải làm thủ công; tập dữ liệu chúng em phải tự chụp và lấy trên mạng. Cả nhóm bỏ ra một tuần để đi thực địa ở các vườn rau ở Hoà Quý để chụp hình từng cây rau, cây cỏ. Sau đó về lọc bằng Label Studio để gán nhãn đâu là rau, đâu là cỏ rồi nạp vào để máy tự học với hơn 2000 dữ liệu hình; robot chạy thử và phân loại thử bằng hình ảnh đó xem hiệu suất được bao nhiêu. Hiện tại, chúng em training bước đầu với 2 loại rau chính là rau xà lách và cỏ, rau cải và cỏ”, Huy cho biết.

Hiện nguyên mẫu trong điều kiện phòng thí nghiệm thì hiệu suất nhận diện và tiêu diệt cỏ là 83,3%. “Trên thực tế thì em nghĩ rằng hiệu quả này vẫn chưa phải quá cao, chưa đạt đến mức tối ưu nên cần phải cải thiện, huấn luyện mô hình thêm và thay đổi một số chi tiết khác nữa để đạt được hiệu suất cao hơn nữa”, trưởng nhóm thông tin.

Hiện tại, robot Ecostriker đang được thiết lập hai chế độ tự động và điều khiển bằng tay. Đồng thời, thiết kế vài tính năng an toàn như tắt tia laser khi máy vẫn chạy, giới hạn góc quay của cơ cấu điều khiển tia laser, lắp thêm 2 tấm chắn để tia không bắn ra hai bên, ngoài ra có cảm biến chuyển động để tránh bắn phải vật nuôi hoặc côn trùng đi qua luống rau.

TS. Bùi Văn Hùng - Trưởng bộ môn Cơ khí ô tô, Khoa Cơ khí, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Đà Nẵng - giảng viên hướng dẫn dự án cho biết: Để làm được robot diệt cỏ, tự động vận hành trên các đồng ruộng gặp rất nhiều vấn đề. Xuất phát từ ý tưởng ban đầu của các bạn là kết hợp các yếu tố liên ngành, đưa ra một robot vừa có yếu tố tự động hoá, tự động di chuyển từ xa, tích hợp thêm AI nhận diện cỏ, rau trên cánh đồng.

Ban đầu, tham vọng của nhóm hơi lớn một tí là có thể vận hành trên nhiều địa hình khác nhau, các loại rau khác nhau nhưng khi bắt tay vào thực tế thì rất khác.

Ví dụ cỏ và lúa ở giai đoạn vừa mới phát triển rất giống nhau thì làm sao để nhận diện được nó. Hay là các loại rau cải vừa mới nẩy mầm thì khá tương đồng với các mầm cỏ. Nên các bạn phải training ban đầu cho các mô hình này khá nhiều để điều khiển được cơ cấu tia laser. Từ ý tưởng đó, nhóm đã bắt đầu triển khai thực hiện khắc phục được các bài toán khó khăn.

“Khó có thể nói AI quan trọng nhất trong mô hình này không. Vì một con robot hoàn thiện cần rất nhiều yếu tố. Tuy nhiên các bạn rất nhanh về công nghệ mới, nhất là AI. Các bạn đã, đang và sẽ tiếp tục ứng dụng AI vào trong các hoạt động từ thiết kế, lập trình, tới điều khiển. Một điểm rất mạnh của các bạn bây giờ là tiếp cận rất nhanh với các công nghệ mới, trong đó có AI để hoàn thiện mô hình, sản phẩm”, TS. Bùi Văn Hùng cho hay.

Kỳ vọng một sản phẩm robot diệt cỏ phù hợp với nông nghiệp Việt Nam

Theo thầy Hùng, trước khi nhóm tiến hành thì có tham khảo các mô hình ở nước ngoài, với các sản phẩm thiết bị có thể nói rất là lớn với quy mô công nghiệp, tuy nhiên giá thành rất đắt.

Với quy mô nông nghiệp ở Việt Nam mà bỏ ra tiền tỉ mua cái máy như vậy rất là khó; hơn nữa diện tích canh tác ở mình tương đối nhỏ chứ không phải những mảnh đất rộng lớn như ở nước ngoài để người ta mạnh dạn đầu tư sản phẩm máy móc công nghệ cao như vậy.

Ngoài ra, ở thị trường Việt Nam chưa quá phổ biến công nghệ này. Xuất phát từ những điểm đó, nhóm đưa ra ý tưởng làm nguyên mẫu nhỏ và tiếp cận ban đầu với các công nghệ xử lý cỏ dại trong các vườn rau để phù hợp hơn với bà con nông dân, với quy mô sản xuất vừa và nhỏ, hướng tới nông nghiệp sạch, thân thiện với môi trường.

Điều đáng ghi nhận là dù các bạn đang mới là sinh viên nhưng đã biến từ ý tưởng, tự gia công chế tạo, xây dựng được mô hình và đang khắc phục dần các khó khăn đang gặp phải.

“Đây là một sự kết hợp khá nhiều lĩnh vực; đơn cử như Huy đến từ khoa Cơ khí thì sẽ gặp khó khăn ở trong việc lập trình điều khiển hoặc nhận diện AI; nên các bạn đã rất chủ động trong việc tìm kiếm các bạn sinh viên cùng chí hướng đam mê để lập nên nhóm, mỗi người có một thế mạnh riêng để hoàn thiện mô hình này đạt được kết quả như hiện tại. Biến những điều nghĩ là khó từ lúc hình thành ý tưởng ban đầu để hình thành nên một nguyên mẫu là robot di chuyển được trên nhiều địa hình, sau đó sẽ dần tự động hoá bởi các thuật toán AI…”, thầy Hùng chia sẻ.

Nói về quá trình phát triển và kỳ vọng sắp tới, Huy cho biết: Chúng em làm từ đề tài nghiên cứu học của sinh viên, tự gia công chế tạo nên chi khoảng 7-8 triệu để sản xuất, từ lập trình, vi mạch, động cơ, sắt thép… Trong quá trình thực hiện, nhóm có tham gia một số cuộc thi, được gặp gỡ nhiều cố vấn, hướng dẫn thì định giá khoảng 15 triệu đối với nguyên mẫu hiện tại.

Tuy nhiên, chúng em phải cải tiến thêm để vừa nâng cấp sự ổn định vừa giảm giá thành xuống. Với giá này thì để tiếp cận với khách hàng là hộ nông dân nhỏ lẻ sẽ không thể được.

Do đó, để xây dựng mô hình kinh doanh sản phẩm này thì chúng em hướng đến bán cho các hợp tác xã, doanh nghiệp; bước đầu là như vậy. Khi giảm được chi phí sản xuất xuống, giảm giá thành xuống thì lúc đó hướng tới thị trường hộ nông dân.

Từ khi bắt tay vào chế tạo, huấn luyện đến nay đã 6 tháng, em Huy cho biết Ecostriker đã được mang đi tham gia các sự kiện như Ngày hội đổi mới sáng tạo phường Thanh Khê, lọt top 10 dự án tham gia vòng chung kết cuộc thi Khởi nghiệp sáng tạo trong sinh viên năm 2026 của Đại học Đà Nẵng. “Sắp tới, nhóm em cũng sẽ nộp dự thi ở TPHCM”, Huy chia sẻ.

Theo thầy Hùng, về tính ổn định và khả năng vận hành của robot thì cần phải có thời gian nghiên cứu thêm. Ví dụ về nhận diện hình ảnh thì sẽ bị ảnh hưởng và chi phối bởi khoảng cách các cây rau. Nếu trong môi trường trồng rau theo công nghệ cao, có hàng lối thì máy sẽ nhận diện và phân loại tốt. Còn với môi trường trồng rau truyền thống, khoảng cách giữa các cây rau nhỏ quá thì độ nhận diện khó chính xác hơn. Để đảm bảo khả năng vận hành và thương mại hoá thì nhóm đang cố gắng phát triển thêm, cải tiến từ độ ổn định đến giá thành sản phẩm và các yếu tố khác.

Theo Thạc sĩ Lê Vũ - Giám đốc Trung tâm học liệu và Truyền thông trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Đà Nẵng, nhà trường luôn khuyến khích sinh viên phát triển ý tưởng dựa trên thế mạnh khoa học - công nghệ. Thông qua các cuộc thi, sinh viên có cơ hội hoàn thiện sản phẩm, bổ sung kiến thức về mô hình kinh doanh và kỹ năng triển khai thực tế.

Lê Đình Dũng