Original Title: Robotic and Mechatronic Application in Agriculture
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការអនុវត្តមនុស្សយន្ត និងមេកាត្រូនិចក្នុងវិស័យកសិកម្ម

ចំណងជើងដើម៖ Robotic and Mechatronic Application in Agriculture

អ្នកនិពន្ធ៖ H L Kushwaha (Division of Agricultural Engineering, ICAR-Indian Agricultural Research Institute)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ RASSA Journal of Science for Society 1(3), December 2019

វិស័យសិក្សា៖ Agricultural Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ឯកសារនេះដោះស្រាយបញ្ហាកង្វះខាតកម្លាំងពលកម្មកសិកម្ម និងតម្រូវការក្នុងការបង្កើនផលិតភាពកសិកម្មប្រកបដោយនិរន្តរភាពតាមរយៈការប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាស្វ័យប្រវត្តិជំនួសកម្លាំងមនុស្ស។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះបានធ្វើការត្រួតពិនិត្យ និងវាយតម្លៃលើប្រព័ន្ធមនុស្សយន្តកសិកម្ម (Agricultural robots) និងបច្ចេកវិទ្យាមេកាត្រូនិច ដែលកំពុងត្រូវបានអភិវឌ្ឍ និងប្រើប្រាស់នៅទូទាំងពិភពលោក។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Ecorobotix Weeder
មនុស្សយន្តកម្ចាត់ស្មៅ Ecorobotix
មានសមត្ថភាពធ្វើការដោយស្វ័យប្រវត្តិដោយប្រើប្រព័ន្ធថាមពលពន្លឺព្រះអាទិត្យ និងមានដៃមនុស្សយន្តបាញ់ថ្នាំចំគោលដៅយ៉ាងច្បាស់លាស់។ តម្រូវឱ្យមានប្រព័ន្ធ GPS RTK ដែលមានតម្លៃថ្លៃ ហើយដំណើរការបានល្អតែលើទីតាំងមានពន្លឺព្រះអាទិត្យគ្រប់គ្រាន់។ កាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ថ្នាំសម្លាប់ស្មៅបាន ៩០% និងចំណាយថវិកាអស់តិចជាង ៣០% បើធៀបនឹងវិធីសាស្ត្រប្រពៃណី។
BoniRob Farming Robot
មនុស្សយន្តកសិកម្មពហុបំណង BoniRob
អាចផ្លាស់ប្តូរម៉ូឌុលឧបករណ៍សម្រាប់ប្រើប្រាស់ច្រើនមុខងារ (បាញ់ថ្នាំ ដកស្មៅ វាស់ស្ទង់ដី) និងអាចរុករកដោយខ្លួនឯងតាមរយៈ LIDAR និង GPS។ មានភាពស្មុគស្មាញក្នុងការរៀបចំប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនង និងមានតម្លៃខ្ពស់សម្រាប់ការប្រើប្រាស់ជាលក្ខណៈបុគ្គល។ មានប្រសិទ្ធភាព ៩០% ក្នុងការកម្ចាត់ស្មៅចង្រៃ និងការពារដំណាំនៅក្នុងចម្ការការ៉ុត។
Autonomous Plant Inspection (API) Platform
ប្រព័ន្ធត្រួតពិនិត្យដំណាំស្វ័យប្រវត្តិ API
មានសមត្ថភាពបង្កើតផែនទីស្មៅចង្រៃ (Weed mapping) ដោយស្វ័យប្រវត្តិ និងមានប្រព័ន្ធរុករក Anti-collision រារាំងការប៉ះទង្គិច។ ត្រូវការកម្មវិធី Farm management software ស្មុគស្មាញដើម្បីរៀបចំផែនការផ្លូវធ្វើដំណើរ។ មានសមត្ថភាពធ្វើការ ៤.៣២ ហិកតាក្នុងមួយម៉ោង និងកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ថ្នាំសម្លាប់ស្មៅពី ៣០% ទៅ ៧៥%។
Robotic Precision Planter (IARI)
ម៉ាស៊ីនដាំគ្រាប់ពូជស្វ័យប្រវត្តិ IARI
ផ្តល់ភាពច្បាស់លាស់ខ្ពស់ក្នុងការទម្លាក់គ្រាប់ពូជតាមជម្រៅ និងគម្លាតដែលបានកំណត់ដោយប្រើប្រព័ន្ធ Microcontroller ងាយស្រួល។ នៅជាគំរូដើម (Prototype) ខ្នាតតូចនៅឡើយ ដែលទាមទារការអភិវឌ្ឍបន្ថែមសម្រាប់ប្រើប្រាស់លើផ្ទៃដីធំ។ សម្រេចបាននូវភាពច្បាស់លាស់នៃការកម្រើកម៉ាស៊ីន (Resolution of actuation) ត្រឹម ០.២១ មីលីម៉ែត្រ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអភិវឌ្ឍ និងប្រើប្រាស់មនុស្សយន្តកសិកម្មទាមទារនូវការវិនិយោគខ្ពស់លើផ្នែករឹង (Hardware) និងបច្ចេកវិទ្យាបញ្ជាទំនើប ដែលអាចជាបញ្ហាប្រឈមសម្រាប់កសិករខ្នាតតូច។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះគឺជាការពិនិត្យឡើងវិញ (Review) នូវមនុស្សយន្តកសិកម្មដែលត្រូវបានអភិវឌ្ឍជាចម្បងនៅប្រទេសអភិវឌ្ឍន៍ដូចជា សហរដ្ឋអាមេរិក អឺរ៉ុប អូស្ត្រាលី និងជប៉ុន។ ទិន្នន័យ និងម៉ាស៊ីនទាំងនេះត្រូវបានរចនាឡើងសម្រាប់កសិដ្ឋានធំៗ និងដំណាំជាក់លាក់ ដែលអាចមិនទាន់ស័ក្តិសមទាំងស្រុងទៅនឹងទំហំដីកសិកម្មតូចៗ និងប្រភេទអាកាសធាតុនៅប្រទេសកម្ពុជានៅឡើយទេ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

ទោះបីជាមានតម្លៃថ្លៃ និងបច្ចេកវិទ្យាស្មុគស្មាញក៏ដោយ គោលគំនិតនៃការបង្កើតមនុស្សយន្តកសិកម្មខ្នាតតូចអាចផ្តល់អត្ថប្រយោជន៍យ៉ាងធំធេងដល់ប្រទេសកម្ពុជា។

ការអភិវឌ្ឍបច្ចេកវិទ្យាមេកាត្រូនិច (Mechatronics) ខ្នាតតូចដែលមានតម្លៃសមរម្យ និងងាយស្រួលជួសជុល គឺជាជំហានដ៏ចាំបាច់បំផុតសម្រាប់សាកលវិទ្យាល័យ និងអ្នកស្រាវជ្រាវនៅកម្ពុជាក្នុងការជួយធ្វើទំនើបកម្មវិស័យកសិកម្ម។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃឧបករណ៍បញ្ជាអគ្គិសនី: ចាប់ផ្តើមរៀនសរសេរកូដបញ្ជាម៉ូទ័រ និងសេនស័រដោយប្រើប្រាស់ Arduino Mega 2560 និង Raspberry Pi ដែលមានតម្លៃថោក និងងាយស្រួលរកក្នុងទីផ្សារ។
  2. អភិវឌ្ឍប្រព័ន្ធវិភាគរូបភាព (Computer Vision): ហ្វឹកហាត់បង្កើតកម្មវិធីសម្គាល់ប្រភេទស្មៅ និងរុក្ខជាតិដោយប្រើប្រាស់បណ្ណាល័យ OpenCV និងប្រព័ន្ធ TensorFlow ដើម្បីជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ការបាញ់ថ្នាំចំគោលដៅ។
  3. រចនាគំរូដើមមនុស្សយន្តខ្នាតតូច (Mini Prototype): បង្កើតរទេះកសិកម្មបញ្ជាដោយស្វ័យប្រវត្តិខ្នាតតូចមួយ ដោយបំពាក់ Stepper Motors និង LIDAR Sensors សម្រាប់ឱ្យរទេះអាចបើកបរតាមចន្លោះរងដំណាំដោយមិនប៉ះទង្គិច។
  4. បញ្ចូលប្រព័ន្ធ GPS សម្រាប់ការគូសផែនទីវិភាគ: សាកល្បងភ្ជាប់ប្រព័ន្ធ RTK GPS ទៅនឹងមនុស្សយន្ត និងប្រើប្រាស់ GIS Software ដើម្បីបង្កើតផែនទីស្មៅចង្រៃ (Weed mapping) ឬផែនទីកម្រិតជីជាតិដី។
  5. សាកល្បងផ្ទាល់នៅកសិដ្ឋាន (Field Testing): យកគំរូមនុស្សយន្តទៅសាកល្បងនៅកសិដ្ឋានជាក់ស្តែងនៅកម្ពុជា រួចប្រមូលទិន្នន័យដើម្បីកែតម្រូវប្រព័ន្ធរំញ័រ (Stability) ពេលម៉ាស៊ីនរត់លើដីរដិបរដុប។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Mechatronics មុខវិជ្ជាវិស្វកម្មដែលរួមបញ្ចូលគ្នានូវមេកានិច អេឡិចត្រូនិក និងប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រ ដើម្បីបង្កើតឧបករណ៍ ឬម៉ាស៊ីនដែលអាចធ្វើការដោយស្វ័យប្រវត្តិ។ នៅក្នុងកសិកម្ម គេប្រើវាដើម្បីបង្កើតម៉ាស៊ីនដាំ ឬបាញ់ថ្នាំឆ្លាតវៃដែលអាចបញ្ជាខ្លួនឯងបាន។ ដូចជាការបំពាក់ខួរក្បាលកុំព្យូទ័រទៅឱ្យរទេះ ឬម៉ាស៊ីនកសិកម្ម ដើម្បីឱ្យវាចេះគិត និងធ្វើការដោយខ្លួនឯងមិនបាច់មានមនុស្សចាំបញ្ជា។
Precision agriculture (PA) ការធ្វើកសិកម្មដោយផ្អែកលើទិន្នន័យជាក់លាក់ (ដូចជាកម្រិតជីជាតិដី ឬសំណើម) ដើម្បីផ្តល់ទឹក ជី និងថ្នាំសម្លាប់សត្វល្អិតក្នុងបរិមាណត្រឹមត្រូវ និងចំទីតាំងដែលត្រូវការបំផុត ដែលជួយសន្សំសំចៃនិងបង្កើនទិន្នផល។ ដូចជាការឱ្យថ្នាំអ្នកជំងឺតាមវេជ្ជបញ្ជាជាក់លាក់របស់អ្នកជំងឺម្នាក់ៗ ជាជាងការឱ្យថ្នាំក្នុងបរិមាណដូចៗគ្នាទៅមនុស្សគ្រប់គ្នា។
Machine vision បច្ចេកវិទ្យាដែលអនុញ្ញាតឱ្យកុំព្យូទ័រ ឬមនុស្សយន្ត "មើលឃើញ" និងយល់ពីអ្វីដែលនៅជុំវិញវា តាមរយៈការវិភាគរូបភាពពីកាមេរ៉ា ឧទាហរណ៍ដូចជាការបែងចែករវាងដើមដំណាំ និងស្មៅចង្រៃ។ ដូចជាការបំពាក់ភ្នែកនិងខួរក្បាលឱ្យកាមេរ៉ា ដើម្បីឱ្យវាចេះចំណាំមុខមនុស្ស ឬបែងចែកប្រភេទវត្ថុផ្សេងៗគ្នា។
Real Time Kinematic Global Positioning System ប្រព័ន្ធបញ្ជាក់ទីតាំងតាមផ្កាយរណប (GPS) ដែលមានភាពច្បាស់លាស់ខ្ពស់បំផុតរហូតដល់កម្រិតសង់ទីម៉ែត្រ ដែលជួយឱ្យមនុស្សយន្តកសិកម្មអាចធ្វើដំណើរតាមចន្លោះរងដំណាំបានយ៉ាងត្រឹមត្រូវដោយមិនកិនប៉ះដើមរុក្ខជាតិ។ ដូចជាការប្រើប្រាស់កម្មវិធីផែនទី Google Maps ដែលមានភាពច្បាស់លាស់ខ្លាំងរហូតដល់អាចប្រាប់ថាអ្នកកំពុងឈរលើឥដ្ឋការ៉ូមួយណា។
LIDAR (Light Detection and Ranging) ឧបករណ៍សេនស័រដែលបាញ់ពន្លឺឡាស៊ែរដើម្បីវាស់ចម្ងាយរវាងវត្ថុនិងម៉ាស៊ីន ជួយឱ្យមនុស្សយន្តអាចគូសផែនទី 3D នៃបរិស្ថានជុំវិញ និងធ្វើដំណើរដោយជៀសវាងការបុកទង្គិច។ ដូចជាសត្វប្រចៀវដែលបញ្ចេញសំឡេងដើម្បីស្វែងរកទីតាំងវត្ថុក្នុងទីងងឹត ប៉ុន្តែសេនស័រនេះប្រើការបាញ់ពន្លឺឡាស៊ែរជំនួសវិញ។
Microcontroller បន្ទះសៀគ្វីកុំព្យូទ័រខ្នាតតូចដែលត្រូវបានសរសេរកូដដើម្បីគ្រប់គ្រងមុខងារជាក់លាក់ណាមួយរបស់ម៉ាស៊ីន ដូចជាការបញ្ជាម៉ូទ័រឱ្យវិល ឬបញ្ជាឱ្យឧបករណ៍ទម្លាក់គ្រាប់ពូជតាមចន្លោះពេលកំណត់យ៉ាងច្បាស់លាស់។ ដូចជាខួរក្បាលតូចមួយដែលរង់ចាំតែទទួលបញ្ជាដើម្បីធ្វើការងារដដែលៗ ដូចជាប្រព័ន្ធចុចប៊ូតុងបើកបិទភ្លើងអូតូ។
Variable rate fertilizer application បច្ចេកទេសនៃការដាក់ជីក្នុងបរិមាណខុសៗគ្នានៅលើផ្ទៃដីតែមួយ ដោយផ្អែកលើតម្រូវការជាក់ស្តែងនៃកន្លែងនីមួយៗ ជាជាងការបាចជីក្នុងបរិមាណស្មើគ្នានៅទូទាំងចម្ការ។ ដូចជាការស្រោចទឹកដើមឈើដោយមើលថាតើដើមណាស្ងួតខ្លាំងទើបស្រោចទឹកច្រើន ជាជាងការស្រោចទឹកស្មើៗគ្នាគ្រប់ដើមទាំងអស់។
weed mapping ការប្រើប្រាស់កាមេរ៉ា និងសេនស័រលើមនុស្សយន្តដើម្បីថត និងកំណត់ទីតាំងដែលសម្បូរស្មៅចង្រៃដុះក្នុងចម្ការ រួចបង្កើតជាផែនទីទិន្នន័យដើម្បីឱ្យម៉ាស៊ីនទៅបាញ់ថ្នាំកម្ចាត់តែត្រង់ចំណុចនោះ។ ដូចជាការគូសសញ្ញាសម្គាល់លើផែនទីប្រាប់ពីទីតាំងដែលមានជង្ហុកលើផ្លូវ ដើម្បីងាយស្រួលឱ្យជាងចុះទៅជួសជុលបានចំគោលដៅ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖