Design of UV-Bio configuration of the NMBU agricultural robot

Abstract

This master’s thesis is a part of an ongoing development project of the agricultural robot Thorvald at NMBU. Kristian Guren, a gardener cultivating cucumbers south of Moss, contacted the Thorvald project in need of an autonomous robot for a project he established called UV-Bio. The goal of the project is to see how utility insects and pests are affected by UVB light when used to fight mildew. Tests will be conducted in a greenhouse owned by the gardener. The main challenge when developing a prototype robot for the greenhouse is to adapt it to a rail system that goes in between the cucumber rows. Since Thorvald is a modular concept, the goal of this thesis will be to design and build a prototype utilizing predominantly standard Thorvald modules to meet the gardener’s demands. The thesis is based on modules that were designed as part of previous master’s theses and the first step is to get acquainted with said modules. Then, with the possibilities of the modules in mind a prototype will be designed to meet the gardener’s demands One of the standard configurations have three wheels and is called Trikevald. It is sensible to start by assessing to what degree it can be used. Time was seemingly wasted as a consequence of a visit at the nursery revealing that the strategy had to be entirely changed. The shortcomings of Trikevald were assessed and the recommendations made a foundation when generating prototype concepts from scratch. The resulting design is a four wheeled prototype that is superior to Trikevald in all operational aspects of a greenhouse robot. Most importantly, mass produced standard Thorvald components are part of the design making it a competitive concept in terms of price in the greenhouse robot market. It might also replace a slim Thorvald version in polytunnels in the future. The future work on this configuration will be to actually build the prototype, then complete all calculations and optimize the design with respect to loads.

Denne masteroppgaven er en del av et kontinuerlig utviklingsprosjekt av landbruksroboten Thorvald ved NMBU. Kristian Guren, en gartner som dyrker agurker sør for Moss, kontaktet Thorvald gruppen i søken etter en autonom robot til et prosjekt han opprettet kalt UV-Bio. Målet med dette prosjektet er å observere hvordan nyttedyr og skadedyr påvirkes av UVB-lys når det brukes til å bekjempe meldugg. Testene vil bli gjennomført i et drivhus eid av gartneren. Hovedutfordringen når det gjelder å utvikle en prototype for dette drivhuset, er å tilpasse den til et skinnesystem som går inn mellom agurkradene. Siden Thorvald er et modulært konsept, vil målet med denne oppgaven være å designe og bygge en prototype hovedsakelig ved bruk av standard Thorvald-moduler for å møte gartnerens krav. Avhandlingen er basert på moduler som ble utformet som en del av tidligere masteroppgaver, og det første trinnet blir dermed å bli kjent med standardmodulene. Med tanke på modulenes muligheter, vil en prototype bli designet for å møte gartnerens krav. En av standardkonfigurasjonene til landbruksroboten har tre hjul og kalles Trikevald. Det er fornuftig å begynne med å vurdere i hvilken grad den kan brukes siden den er smal og kan passe mellom skinnene. Et besøk ved gartneriet gjorde det klart at tiden brukt på Trikevald var bortkastet og strategien måtte endres. Trikevalds feil og mangler ble vurdert og skapte et grunnlag for utvikling av nye konsepter. Det resulterende designet er en firehjuls prototype som med tanke på de operative aspektene av en drivhusrobot er overlegen over Trikevald. Masseproduserte standard Thorvald-komponenter er en del av designet, noe som gjør det til et konkurransedyktig konsept når det gjelder pris i drivhusrobotmarkedet. Det kan også erstatte en slank Thorvald-versjon i polytunneler i fremtiden. Arbeidet fremover vil innebære å ferdigstille prototypen for så å gjøre ferdig utregningene og optimalisere designet med tanke på last.