شماره مدرك :
18610
شماره راهنما :
16169
پديد آورنده :
محمدي سنجي، شعبان
عنوان :

طراحي، ساخت و ارزيابي يك ربات طناب‌نورد براي سمپاشي هوشمند گلخانه

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مكانيك بيوسيستم
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1402
صفحه شمار :
دوازده،68ص. :مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
قطر ميانه عددي , قطر ميانه حجمي , درصد پوشش , ربات سمپاش , شاخص يكنواختي طيف قطرات پاشش , ظريب تغييرات
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/04/05
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
كشاورزي
دانشكده :
مهندسي كشاورزي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/04/05
كد ايرانداك :
2939500
چكيده فارسي :
چكيده با افزايش جمعيت‌، انسان¬ها روش¬هاي نويني همچون توليد محصولات در فضاي كنترل شدة گلخانه¬ها را براي افزايش كميّت و كيفيت محصولات كشاورزي، ابداع كردند. در مقايسه با كشاورزي سنتي، كاشت در گلخانه‌ها تحت تأثير عوامل متعددي از جمله تراكم زياد، دما و رطوبت بالا قرار دارد و شرايط محيطي مستعد رشد آفات و بروز بيماري¬ها است. سموم كشاورزي، براي حفاظت از گياهان و محصولات از هجوم آفات، بيماري¬ها و علف¬هاي هرز كاربرد دارند، اما يكي از منابع مهم آلودگي محيط زيست نيز محسوب شده كه بر سلامت موجودات زنده از جمله انسان¬ها تأثير منفي مي‌گذارند. سمپاشي گلخانه¬ها¬ عملي است كه به نيروي انساني نياز دارد و بدليل بسته بودن محيط، خطرناك و طاقت فرساست. در پژوهش حاضر به منظور كاهش تماس انسان با سموم، افزايش كيفيت سمپاشي و كاهش مصرف سم يك ربات سمپاش با قابليت حركت بر روي كابل طراحي و ساخته شد. ربات هوشمند ساخته شده قادراست عمل سمپاشي گلخانه¬ها را به طور دقيق و بدون نياز به كارگر انجام دهد. اين ربات بر روي يك كابل هوايي كه در طول رديف كاشت نصب شده، حركت مي¬كند و با مكانيزم تلسكوبي كه دارد مي¬تواند گياهان را از بالا به پايين و بلعكس سمپاشي ¬نمايد. ربات متشكل از شاسي، بازو‌ها، پولي‌هاي متحرك و محرك، مكانيزم تلسكوپي، سيستم انتقال سم، سيستم انتقال قدرت، مدار‌هاي الكترونيكي، كابل و نازل است. دو حالت براي كنترل ربات در نظر گرفته شد: كنترل هوشمند و دستي. در حالت هوشمند، كاربر با فشردن كليد شروع روي گوشي تلفن هوشمند، فرمان سمپاشي را صادر كرده، در ادامه گام حركت ربات، تشخيص گياه و پاشش بر اساس برنامه‌اي كه به ربات داده شده، اجرا مي‌شود. در حالت دستي، گام حركت ربات و شروع پاشش به وسيله كاربر و توسط گوشي هوشمند اجرا مي‌شود. ارزيابي ربات در گلخانه‌هاي پژوهشي دانشگاه صنعتي اصفهان و بر روي گل رز انجام شد. عملكرد ربات هوشمند از نظر قطر ميانه عددي، قطر ميانه حجمي، درصد پوشش، يكنواختي طيف قطرات پاشش و تعداد قطرات در واحد سطح تحت تأثير عوامل سرعت حركت نازل در راستاي عمودي (12، 15 و 18 متر بر دقيقه)، فشار (4/1، 6/2 و 6/3 بار)، موقعيت برگ¬ها (برگ¬هاي بالايي، مياني و پاييني) و نوع نازل ( نازل بادبزني و نازل مخروطي توخالي) به كمك ورق‌هاي مايلر در آزمايشي به صورت اسپليت پلات-فاكتوريل در قالب طرح پايه كاملاً تصادفي مورد ارزيابي قرار گرفت. تجزيه و تحليل داده‌ها به وسيلۀ نرم‌افزار SAS 9.4 انجام شد. نتايج نشان داد كه نازل بادبزني قطر ميانه عددي و حجمي كوچك‌تر و تعداد قطرات بيشتري نسبت به نازل مخروطي توخالي توليد مي‌كند. با افزايش فشار از 4/1 به 6/2 بار و سپس 6/3 بار، قطر ميانه عددي و حجمي به ترتيب 4/15 و 9/9 درصد كاهش يافت و درصد پوشش، تعداد قطرات در واحد سطح و عدد شاخص يكنواختي طيف قطرات پاشش افزايش پيدا كرد. با افزايش سرعت از 12 به 15 و سپس 18 متر بر دقيقه قطر ميانه عددي، قطر ميانه حجمي و درصد پوشش به ترتيب 3/13، 1/12 و 7/25 درصد كاهش يافت و تعداد قطرات در يك سانتي‌متر مربع از 78 قطره در سرعت 12متر بر دقيقه به 91 و 108 قطره در سرعت 15 و 18 متر بر دقيقه رسيد. اندازه قطر ميانه عددي در سطح پاييني بوته نسبت به سطح مياني و بالايي بوته به ترتيب 3/7 و 5/12 درصد بيشتر بود. قطر ميانه حجمي در سطح پاييني بوته نسبت به سطح مياني و بالايي بوته به ترتيب 4/2 و 6/13 درصد بيشتر تشخيص داده شد. درصد پوشش در سطح پاييني بوته بيشتر از دو سطح ديگر بود و عدد كمتري براي شاخص يكنواختي طيف قطرات پاشش در سطح پاييني بوته اندازه¬گيري شد. بيشترين و كمترين ميزان مصرف سم در ربات سمپاش براي سمپاشي دو رديف از گلخانه به ترتيب 6/2 و 16/1 ليتر بود كه در بيشترين حالت مصرف سم نسبت به دو سمپاش پشتي شارژي و موتوري فرغوني به ترتيب 55 و 9/82 درصد سم كمتري مصرف شد.
چكيده انگليسي :
Abstract With the increase in population, humans have invented new methods such as greenhouse production to increase the quantity and quality of agricultural products. Compared to traditional farming, greenhouse cultivation is affected by a number of factors, including high planting density, high temperature and humidity, which creates conditions leads to the growth of pests and diseases. Agricultural pesticides are used to protect plants and crops from pests, diseases, and weeds, but they are also a major source of environmental pollution that negatively impacts the health of living organisms, including humans. In this study, a smart spraying robot with the ability to move along a cable was designed and developed to reduce human contact with pesticide, improve the quality of spraying, and reduce pesticide consumption. The intelligent robot is capable of accurately and autonomously spraying greenhouses without the need for human intervention. The robot moves along a cable installed above the crop rows and can spray plants from top to bottom and vice versa using a telescopic mechanism. The robot consists of a chassis, arms, drive and driven pulleys, a telescopic mechanism, a pesticide delivery system, a power transmission mechanism, electronic circuits, a cable, and a nozzle. Two modes of robot control were considered: intelligent and manual. In the intelligent mode, the user issues the spraying command by pressing the start button on a smartphone, and then the robot's movement and spraying are executed based on a program given to the robot. In the manual mode, the user controls the robot's movement and initiates spraying using a smartphone. The robot's performance was eva‎luated in the research greenhouses of rose plant at Isfahan University of Technology. The robot's performance was eva‎luated based on the effects of nozzle speed in the vertical direction (12, 15, and 18 meters per minute), pressure (1.4, 2.6, and 3.6 bar), leaf position (upper, middle, and lower), and nozzle type (flat fan nozzle and hollow cone nozzle) on the numerical median diameter, volumetric median diameter, coverage percentage, uniformity index of droplets spectrum, and droplet number per unit area using Miller paper based on a split-plot factorial design. The data were analyzed using SAS 9.4 software. The results showed that the flat fan nozzle produced droplets with smaller numerical median diameter and volumetric median diameter than the hollow cone nozzle. In addition, higher number of droplets per unit area was produced by the flat fan nozzle compared to the hollow cone one. Increasing the pressure from 1.4 to 2.6 and then to 3.6 bar decreased the numerical median diameter and volumetric median diameter by 15.4% and 9.9%, respectively, and increased the coverage percentage, droplet number per unit area, and the uniformity index of droplets spectrum. Increasing the nozzle speed from 12 to 15 and then to 18 meters per minute decreased the numerical median diameter, volumetric median diameter, and coverage percentage by 13.3%, 12.1%, and 25.7%, respectively, and increased the droplet number per square centimeter from 78 droplets at 12 meters per minute to 91 and 108 droplets at 15 and 18 meters per minute, respectively. The numerical median diameter was 7.3% higher on the lower leaf surface than on the middle and upper leaf surfaces. The volumetric median diameter was 2.4% and 13.6% higher on the lower leaf surface than on the middle and upper leaf surfaces, respectively. The coverage percentage was higher on the lower leaf surface than the others, and the uniformity index of droplets spectrum was lower on the lower leaf surface. The maximum and minimum pesticide consumption rates of the robot were 2.6 and 16.1 liters for spraying two rows of the greenhouse, respectively. Compared to motorized backpack and trolley sprayers, the robot used 55% and 82.9% less pesticide, respectively.
استاد راهنما :
مهرنوش جعفري
استاد مشاور :
امين اله معصومي
استاد داور :
احمد ميره اي , نعمت اله اعتمادي شلمزاري
لينک به اين مدرک :

بازگشت