Trang thông tin về những đóng góp mới về mặt học thuật, lý luận của luận án

 

I. Thông tin chung:

1. Tên đề tài luận án và cơ sở đào tạo

+ Tên đề tài luận án: "Nghiên cứu hệ thống chuyển động và điều khiển tay máy tự động thu hoạch dứa"

+ Tên cơ sở đào tạo: Trường Đại học Lâm nghiệp

2.  Nghiên cứu sinh

+ Họ tên NCS: Bùi Lê Cường Quốc

+ Khóa đào tạo NCS: 28 (2019-2023)

+ Ngành: Kỹ thuật cơ khí;  Mã số: 9.52.01.03 .

3.  Người hướng dẫn khoa học

- Họ tên người hướng dẫn khoa học 1: Nguyễn Phạm Thục Anh.

+ Chức danh khoa học: PGS, học vị: Tiến sĩ.

+ Đơn vị công tác: Đại học Bách khoa Hà Nội.

            - Họ tên người hướng dẫn khoa học 2: Hoàng Sơn.

+ Chức danh khoa học:. .…, học vị: Tiến sĩ.

+ Đơn vị công tác: Khoa Cơ điện và Công trình – Đại học Lâm nghiệp.

II. Những đóng góp mới về mặt học thuật, lý luận của luận án:

1. Về khoa học

Luận án đã tích hợp giữa động lực học chuyển động của tay máy và trí tuệ nhân tạo để lập trình điều khiển tự động tay máy tự động thu hoạch quả dứa trên đồng ruộng với các ảnh hưởng của nhiễu môi trường. Kết quả nghiên cứu này làm cơ sở khoa học cho việc hoàn thiện liên hợp máy thu hoạch quả dứa, cũng như phục vụ cho việc nghiên cứu thiết kế chế tạo các máy thu hoạch các loại nông sản khác.

2. Về thực tiễn

Kết quả nghiên cứu của luận án đã được ứng dụng vào việc hoàn thiện tay máy thu hoạch quả dứa của liên hợp máy tự động thu hoạch quả dứa mà đề tài cấp quốc gia thuộc chương trình Tây Nam Bộ đã thiết kế chế tạo và áp dụng trong thực tế tại Tỉnh Tiền Giang.

3. Những điểm mới rút ra từ kết quả nghiên cứu của luận án

1. Khảo sát về đặc tính sinh trưởng, môi trường canh tác trên cánh đồng dứa và lựa chọn tay máy thu hoạch dứa có cấu hình Robot dạng Đề-các 3 bậc tự do với tay cắt chuyên dụng gồm lồng kẹp và dao cắt, truyền động servo và khí nén, điều khiển trên cơ sở PLC và tích hợp khối thị giác máy tính.

2. Thiết lập được phương trình động lực học của tay máy Robot thu hoạch trong điều kiện làm việc lý tưởng và môi trường thực nghiệm chịu tác động của nhiễu ngoại và độ không bằng phẳng của bề mặt ruộng dứa, từ đó phân tích được các sai lệch giữa mô hình lý thuyết và mô hình thực tế để làm cơ sở phát triển các thuật toán thông minh có khả năng kháng nhiễu.

3. Ứng dụng công nghệ học sâu (deep-learning) trong bài toán nhận dạng và phân loại trái dứa. Thuật toán YOLOv3 được áp dụng để nhận dạng trong thời gian thực với tốc độ cao. Thuật toán xác định tọa độ quả dứa cần thu hoạch được đề xuất để tạo tín hiệu đặt cho bộ điều khiển chuyển động đưa tay cắt đến vị trí quả dứa đã được nhận dạng.

4. Thuật toán điều khiển bền vững PDDE được đề xuất để thực hiện thao tác thu hoạch đưa tay cắt quả dứa trong điều kiện làm việc có nhiễu ngoại tác động. Các kết quả mô phỏng trên MatLab/Simulink cho thấy cánh tay cắt có thể dịch chuyển tới vị trí quả dứa với sai số chấp nhận được.

5. Đã xây dựng được phương pháp nghiên cứu thực nghiệm tay máy tự động thu hoạch quả dứa, đã xác định được một số thông số động lực học tay máy và tọa độ vị trí của quả dứa cần thu hoạch, kết quả nghiên cứu thực nghiệm có thể sử dụng để nghiên cứu hệ thống tự động thu hoạch một số loại trái cây khác trong nông nghiệp.

Hà Nội, Ngày 10 tháng 10 năm 2022.

Người hướng dẫn 1. PGS.TS. Nguyễn Phạm Thục Anh 2. TS. Hoàng Sơn

Nghiên cứu sinh  Bùi Lê Cường Quốc

 

 

 

 

 

NEW CONTRIBUTIONS OF THE THESIS

 

I. General information

1. Thesis title and Training institution

- Thesis title: Research on motion system and control of automatic pineapple-harvesting robotic manipulator

- Training institution: Vietnam National University of Forestry (VNUF)

2. PhD. student:

- Name: Bui Le Cuong Quoc

- Training Course: 28 (2019-2023)

- Specialization: Mechanical Engineering

3. Academic Supervisors:

- 1^st  Supervisor: Prof. Dr. Nguyen Pham Thuc Anh

Orgization: Hanoi University of Science and Technology

- 2^nd Supervisor: Dr. Hoang Son

Orgization: Faculty of Mechatronic and Civil Engineering – VNUF

II. New contributions of the thesis

1.  Achievement in theory

The thesis has integrated the manipulator's dynamics with artificial intelligence to control automatically the robotic manipulators harvesting pineapples in  fields under the effects of environmental disturbances. The results of this research are the scientific basis for the implementation of the pineapple harvesting machine, as well as for manipulators for harvesting other agricultural products.

2. Achievement in  practice

The research results of the thesis have been applied to improve effectiveness of the robotic manipulators in the automatic pineapple harvesting machine- product of the national-level project for substainable development of the Southwest program, which  has designed, manufactured and applied in practice in Tien Giang Province.

3. New contributions of the thesis

1. Survey on growth characteristics, farming environment in pineapple field and selection of pineapple harvesting manipulator with 3-degrees-of-freedom Robot configuration with dedicated manipulator including clamping cage and cutter, servo transmission and pneumatic, PLC-based control and computer vision unit integration.

2. It is possible to establish the dynamic equation of the harvesting robot manipulator under ideal working conditions and the experimental environment under the influence of external disturbance and the unevenness of the pineapple field surface, thereby analyzing the deviations between the theoretical model and the actual model to serve as a basis for the development of intelligent algorithms that can cope to interference.

3. Application of deep-learning technology in identification and classification of pineapples. YOLOv3 algorithm has been applied for real-time identification with high speed. The algorithm to determine the coordinates of the pineapple to be harvested is proposed to generate a signal for the motion controller to bring the manipulator to the recognized pineapple position.

4. The robust control algorithm PDDE has been proposed to harvest pineapples under working conditions with external disturbance. The simulation results on MatLab/Simulink showed that the manipulators can be moved to the pineapple position with an acceptable error.

5. An experimental research method of the manipulators has been developed to harvest pineapples, some dynamic parameters of the manipulators and the position coordinates of the pineapples to be harvested have been determined, experimental research results can be used to study the automatic harvesting system of some other fruits in agriculture.

	Hanoi, Oct 10th 2022
Supervisors Prof. Dr. Nguyen Pham Thuc Anh Dr. Hoang Son	PhD. Student Bui Le Cuong Quoc