Utvikling av sprøyteverktøy til autonom landbruksrobot

Abstract

For å redusere bruken av tyngre kjøretøy i jordbruket, ble det i 2014 utviklet og bygget en landbruksrobot av studenter ved NMBU. Denne roboten bruker forskjellige verktøy for utførelse av oppgaver som i dag blir gjort med traktor. Verktøyene som utvikles til roboten skal lett kunne påmonteres og tas av. Folk ved Vollebekk forsøksgård har vist interesse for denne roboten for bruk til forsøkssprøyting. Det jobbes foreløpig med en ny versjon av landbruksroboten. Denne oppgaven tar for seg utvikling av et sprøyteverktøy til den nye roboten, som også møter Vollebekks krav. Dagens løsninger for sprøyting av plantevernmidler er undersøkt for å identifisere utfordringer ved disse. Hovedutfordringene funnet er tatt videre for generering av mulige løsningskonsepter. Det er lagd konsepter for hvordan sprøytehøyden til verktøyet skal reguleres, og hvordan verktøyet skal festes på roboten. Det er også blitt vurdert hvordan komponenter som skal brukes for sprøytingen. Det konseptet og de komponentene som møter kravene i størst grad er blitt valgt til videreutvikling og design. Komponentene valgt for sprøyting er også tatt videre til bygging av prototype. Sprøyteverktøyet er designet for enkel montering på den nye landbruksroboten. Dette er gjort ved at alle delene av verktøyet festes i en avtakbar bærebøyle på landbruksroboten. Det er bygget og testet en fungerende prototype av sprøytesystemet, bestående av en membranpumpe, en magnetventil og et analogt manometer. Disse er kjøpt etter tilgjengelighet hos leverandører og pris. Hverken pumpa eller ventilen kjøpt til systemet drives av spenningen til landbruksrobotens batteri, men dette kan løses ved bruk av en strømomformer. En start- og stoppstyring av sprøytesystemet er heller ikke laget. Designet og prototypen er blitt vurdert og mulige forbedringer er foreslått.

To reduce the use of heavy vehicles in agriculture, students at NMBU developed and built a agricultural robot in 2014. This robot uses different tools to complete tasks that today are done with tractors. The tools developed for the robot are supposed to be easy to mount and take off. People at the experimental farm Vollebekk have shown interest in using the agricultural robot for experimental spraying. A new version of the agricultural robot is currently in development. The scope of this thesis is to develop a spraying tool for the new agricultural robot, that meet the requirements set by Vollebekk. Todays methods of pesticide spraying have been researched to identify the challenges with these. The main challenges found have been used to generate concepts for a solution. The concepts made are for regulating the height of spraying and how to attach the tool to the robot. The components used for the sprayer part have also been considered. The concept and the components that best meet the requirements set, have been further developed and designed. The components of the sprayer system has also been taken further for building of a prototype. The sprayer tool is designed to be easily attached to the new agricultural robot. This is solved by having all the components attached to the detachable cage that keeps the agricultural robot together. A working prototype of the sprayer system has been built. The system contains a diaphragm pump, a solenoid valve and an analog manometer. These components have been chosen by their availabity and price at the part suppliers. Neither the pump nor the valve run at the voltage of the agricultural robot. This is easily solved by using a voltage converter. A controller for start and stop of spraying has not been developed. The design and prototype has been evaluated and possible improvements are proposed.