การพัฒนาชุดขับเคลื่อนขับพวงมาลัยอัตโนมัติ (Steering Gear) พร้อมระบบรายงานผล

หลักการและเหตุผล

          การเพิ่มขึ้นของประชากร การลดลงของจำนวนเกษตรกร และการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อม เป็นปัจจัยหลักที่ทำให้การทำเกษตรแบบดั้งเดิมที่มีการใช้แรงงานคนหรือสัตว์ไม่สามารถตอบสนองต่อความต้องการอาหารและพลังงานที่เพิ่มขึ้นได้ รถแทรกเตอร์จึงถูกนำมาใช้แทนแรงงานคนและสัตว์ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มผลผลิต ลดระยะเวลาการทำงาน และลดการใช้แรงงานด้วย รถแทรกเตอร์ถูกนำมาใช้ในทุกขั้นตอนของกระบวนการผลิตทางการเกษตร ตั้งแต่การเตรียมดิน การปลูก การอารักขาพืช การเก็บเกี่ยว ตลอดจนการขนส่งผลผลิต รถแทรกเตอร์จึงถือเป็นต้นกำลังหลักในการประกอบอาชีพเกษตรกรรม แต่การควบคุมการทำงานของรถแทรกเตอร์เป็นเวลานานๆ อาจทำให้เกษตรกรผู้ใช้งานเกิดความเมื่อยล้า ส่งผลทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลง นอกจากนี้ในบางสถานการณ์เกษตรกรต้องเผชิญกับอันตรายจากสารเคมีที่มีอยู่ในปุ๋ยและยาปราบศัตรูพืช เพื่อสร้างความปลอดภัยและความสะดวกสบายในการทำงานให้แก่เกษตรกร ดังนั้นรถแทรกเตอร์จึงถูกพัฒนาให้สามารถทำงานได้อย่างอัตโนมัติ

          การพัฒนารถแทรกเตอร์อัตโนมัติกระทำอย่างกว้างขวางในกลุ่มประเทศพัฒนาแล้ว เพราะมีการนำเอาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คอมพิวเตอร์ และระบบสารสนเทศมาใช้ควบคุมการทำงานของระบบต่างๆ ในรถแทรกเตอร์ รวมทั้งการประยุกต์ใช้ข้อมูลจากดาวเทียมในงานการเกษตร เช่น การทำการเกษตรอัจฉริยะด้วยเทคโนโลยีภูมิสารสนเทศ การสำรวจความอุดมสมบูรณ์ของพื้นที่ และการนำทางเครื่องจักรกลเกษตร เป็นต้น ปัจจัยเหล่านี้เอื้ออำนวยต่อการพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการควบคุมรถแทรกเตอร์ให้สามารถทำงานได้อย่างอัตโนมัติ และส่งเสริมให้เกิดการเกษตรแบบแม่นยำได้

          ประเทศไทยเพิ่งเริ่มดำเนินการพัฒนารถแทรกเตอร์อัตโนมัติ ชุดบังคับเลี้ยวอัตโนมัติและระบบนำทางที่มีความแม่นยำสูงเป็นองค์ประกอบสำคัญของการพัฒนารถแทรกเตอร์อัตโนมัติ ชุดบังคับเลี้ยวอัตโนมัติมักจะประกอบไปด้วยกลไกบังคับเลี้ยวและตัวควบคุมการบังคับเลี้ยว โดยกลไกบังคับเลี้ยวทำหน้าที่บังคับเลี้ยวรถแทรกเตอร์ตามคำสั่งการเลี้ยวจากตัวควบคุม การพัฒนาชุดบังคับเลี้ยวอัตโนมัติเพื่อให้เหมาะสมกับขนาดของรถแทรกเตอร์และสภาวะการใช้งานต่างๆ ยังเป็นงานที่ท้าทาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งชุดบังคับเลี้ยวอัตโนมัติที่ใช้อุปกรณ์ราคาไม่แพง สามารถจัดหาได้ในประเทศ และสามารถติดตั้งบนรถแทรกเตอร์ทั่วไปของเกษตรกรได้ ทำให้เกษตรกรไม่จำเป็นต้องซื้อรถแทรกเตอร์คันใหม่ จากการสำรวจพบว่ารถแทรกเตอร์เกษตรขนาดเล็กได้รับความนิยมอย่างมากในประเทศไทย ส่วนระบบนำทางด้วยดาวเทียมมีความเหมาะสมสำหรับการนำทางรถแทรกเตอร์เกษตรไปยังตำแหน่งเป้าหมายในแปลงเกษตร เพราะสามารถลดอิทธิพลของสภาพแปลงเกษตรที่มีต่อความแม่นยำของการระบุตำแหน่งของรถแทรกเตอร์ได้ ดังนั้น งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อพัฒนาให้รถแทรกเตอร์เกษตรขนาดเล็กให้สามารถขับเคลื่อนไปยังตำแหน่งเป้าหมายในแปลงเกษตรได้อย่างอัตโนมัติ

 

วัตถุประสงค์ของโครงการวิจัย

  1. สร้างชุดบังคับเลี้ยวสำหรับการขับเคลื่อนรถแทรกเตอร์เกษตรขนาดเล็กแบบอัตโนมัติ
  2. พัฒนาระบบนำทางด้วยดาวเทียมที่มีความแม่นยำเชิงตำแหน่งสูงสำหรับการประยุกต์ใช้กับชุดบังคับเลี้ยวอัตโนมัติ
  3. ทดสอบและปรับแก้ค่าความคลาดเคลื่อนเชิงตำแหน่งของรถแทรกเตอร์เกษตรขนาดเล็กให้สามารถเข้าถึงพื้นที่ได้อย่างแม่นยำสูง
 

เป้าหมาย

         ชุดบังคับเลี้ยวอัตโนมัติสำหรับติดตั้งบนรถแทรกเตอร์เกษตรขนาดเล็ก เพื่อให้รถแทรกเตอร์สามารถขับเคลื่อนแบบอัตโนมัติและมีความแม่นยำเชิงตำแหน่งสูง

 

ผลผลิต

  1. ชุดบังคับเลี้ยวอัตโนมัติสำหรับติดตั้งบนรถแทรกเตอร์เกษตรขนาดเล็ก จำนวน 1 ชุด
  2. ชุดควบคุมและรับ/ส่งสัญญาณดาวเทียมที่มีความแม่นยำเชิงตำแหน่งสูงและสามารถใช้งานกับชุดบังคับเลี้ยวอัตโนมัติ จำนวน 1 ชุด

 

การรับส่งข้อมูล (Data Flow)

ข้อมูล

(1) แผนที่รายละเอียดสูงจากอากาศยานไร้คนขับ

          อากาศยานไร้คนขับ หรือ Unmanned Aerial Vehicle (UAV) เป็นยานพาหนะทางอากาศขนาดเล็กที่มีการควบคุมและสั่งการการบินด้วยระบบอัตโนมัติและแบบกึ่งอัตโนมัติโดยไม่มีนักบินอยู่บนเครื่อง สามารถควบคุมด้วยอุปกรณ์ควบคุมระยะไกล การใช้งานอากาศยานไร้คนขับในช่วงแรกนั้นเริ่มต้นพัฒนามาจากเทคโนโลยีทางการทหารเพื่อการป้องกันประเทศเท่านั้น แต่ในปัจจุบันอากาศยานไร้คนขับถูกพัฒนาให้ใช้ประโยชน์ได้หลากหลายมากขึ้น เช่น ด้านการเกษตร กีฬาและสันทนาการ การพาณิชย์โดยเฉพาะอย่างยิ่งการนำมาใช้ในงานภาพถ่ายทางอากาศ (Aerial Photogrammetry)

          DJI Phantom 4 RTK Multispectral เป็นเทคโนโลยีการถ่ายภาพแบบมัลติสเปกตรัม ซึ่งมีจุดเด่นด้านการรวบรวมข้อมูลที่แม่นยำ ด้วยเซ็นเซอร์กล้อง 6 ตัว เพื่อสำรวจความสมบูรณ์ของพืช วัชพืช แมลง รวมถึงสภาพที่ดิน เพื่อนำไปเป็นข้อมูลวิเคราะห์การดูแลพืช ลดการสูญเสียของพืชในไร่ และเพิ่มผลผลิตได้มากขึ้น (ดังแสดงในรูปที่ 1-2) โดยมีคุณสมบัติ ดังนี้

  • ถ่ายภาพแบบมัลติสเปกตรัมได้แม่นยำ
  • สำรวจข้อมูลด้วยกล้อง RGB 1 ตัว + กล้อง Multispectral 5 ตัว
  • ภาพนิ่งชัด 2MP พร้อมระบบกิมบอลกันสั่นแบบ 3 แกน
  • เซ็นเซอร์สเปกตรัม ตรวจจับการแผ่รังสีของแสงอาทิตย์
  • ดูภาพถ่ายทอดสดแบบเรียลไทม์ได้ทั้ง RGB และ NDVI
  • โมดูล RTK + ระบบ TimeSync ช่วยวัดตำแหน่งข้อมูลได้แม่นยำในระดับเซนติเมตร
  • บินนาน 27 นาที บินไกล 7 กิโลเมตร
  • ใช้งานร่วมกับ D-RTK 2 Mobile Station เพิ่มความแม่นยำของพิกัดยิ่งขึ้น

 

 รูปที่ 1 DJI Phantom 4 RTK Multispectral

 

รูปที่ 2 แผนที่รายละเอียดสูงจากอากาศยานไร้คนขับ


(2) แผนที่แสดงดัชนีความอุดมสมบูรณ์ของพืชพรรณ

          ดัชนีความแตกต่างของพืชพรรณ หรือ Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) คือ ค่าที่แสดงถึงสัดส่วนของพืชพรรณที่ปกคลุมพื้นผิว โดยนำช่วงคลื่นใกล้อินฟาเรด (NIR) กับช่วงคลื่นที่ตามองเห็นสีแดง (RED) ที่สะท้อนจากพื้นผิวมาคำนวณผลต่างของการสะท้อน  (ดังแสดงในรูปที่ 3) ดังสมการ

 

รูปที่ 3 แผนที่แสดงดัชนีความอุดมสมบูรณ์ของพืชพรรณ


(3) แผนที่การใช้ประโยชน์ที่ดิน

          การใช้ประโยชน์ที่ดิน คือ บริเวณที่มีกิจกรรมทุกชนิดที่มีการกระทำในลักษณะเป็นประจำ ไม่ว่ากิจกรรมนั้นจะประกอบอยู่บนพื้นที่ดินเหนือพื้นดิน หรือใต้พื้นดินและไม่ว่าจะอยู่ภายในอาคารหรือนอกอาคารที่ตั้งอยู่บนพื้นที่ดินแปลงนั้น (ดังแสดงในรูปที่ 4) โดยจำแนกประเภทพื้นที่ได้ดังนี้

  • พื้นที่สิ่งก่อสร้าง
  • พื้นที่การเกษตร
  • พื้นที่ป่า
  • พื้นที่แหล่งน้ำ
  • พื้นที่ทุ่งหญ้า

 

รูปที่ 4 แผนที่การใช้ประโยชน์ที่ดิน


(4) แผนที่แสดงขอบเขตการปกครอง

          ข้อมูลเขตการปกครอง คือ ข้อมูลเวกเตอร์ที่เป็นข้อมูลประเภท จุด หรือเส้น หรือรูปปิด ประกอบด้วยข้อมูล หมุดหลักเขตการปกครอง เส้นเขตการปกครอง พื้นที่การปกครอง และตำแหน่งแทนพื้นที่การปกครอง ตามมาตรฐานข้อกำหนดข้อมูล FGDS ชั้นข้อมูลเขตการปกครองนี้ประกอบด้วย 4 ชั้นข้อมูล ได้แก่ ชั้นข้อมูลหมุดหลักเขต ชั้นข้อมูลเส้นเขตการปกครอง ชั้นข้อมูลพื้นที่การปกครอง และชั้นข้อมูลตำแหน่งแทนพื้นที่การปกครอง โดยที่แต่ละชั้นข้อมูลดังกล่าวจะประกอบด้วยชั้นข้อมูลย่อยลงไปอีกตามประเภทของเขตการปกครอง ได้แก่ ประเทศ จังหวัด อำเภอ/เขต ตำบล/แขวง หมู่บ้าน เทศบาลนคร/เทศบาลเมือง/เทศบาลตำบล และ อบจ./อบต.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี (Suranaree University of Technology) เป็นมหาวิทยาลัยในกำกับของรัฐ ตั้งอยู่ในจังหวัดนครราชสีมา ได้รับการสถาปนาขึ้นเป็นมหาวิทยาลัยเมื่อวันที่ 27 กรกฎาคม พ.ศ. 2533 โดยได้มีการยกฐานะจาก "วิทยาลัยสุรนารี" ในสังกัดมหาวิทยาลัยขอนแก่น ขึ้นเป็น มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี มหาวิทยาลัยประจำจังหวัดนครราชสีมา และเป็นมหาวิทยาลัยในกำกับของรัฐแห่งแรกของประเทศไทย โดยปัจจุบัน มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารีได้ทำการจัดการเรียนการสอนครอบคลุมสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี วิทยาศาสตร์สุขภาพ สังคมศาสตร์ และมนุษยศาสตร์ ใน 8 สำนักวิชาและ 1 สถาบันสมทบ โดยมีหลักสูตรในระดับปริญญาตรี 32 หลักสูตร ปริญญาโท 34 หลักสูตร และปริญญาเอก 28 หลักสูตร (ข้อมูลในปีการศึกษา 2553) (ดังแสดงในรูปที่ 5)

 

 รูปที่ 5 แผนที่แสดงขอบเขตการปกครอง มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี


(5) แผนที่แสดงเส้นทางถนนและเส้นทางน้ำ

          เส้นทางถนน คือ ทางสัญจรทางบกระหว่างสถานที่สองแห่ง ที่ได้รับการปูพื้นผิว หรือได้รับการปรับปรุงเพื่อให้การเดินทางทางเท้าหรือยานพาหนะต่าง ๆ รวมถึงม้า เกวียน จักรยาน และยานยนต์ ถนนประกอบด้วยหนึ่งหรือสองช่องทาง ได้แก่ ทิศเดียวกัน กับทิศสวนทางกัน โดยแต่ละฝั่งมีช่องจราจรตั้งแต่หนึ่งช่องขึ้นไป และบางครั้งอาจมีทางเท้า ถนนที่สร้างขึ้นเพื่อส่วนรวมอาจเรียกว่าถนนสาธาณะ หรือทางหลวง (ดังแสดงในรูปที่ 6)

          แหล่งน้ำ แบ่งได้เป็นสองประเภทตามการกำเนิด คือ แหล่งน้ำที่เกิดโดยธรรมชาติ เช่น มหาสมุทร ทะเล แม่น้ำ และแหล่งน้ำที่เกิดจากการสร้างโดยมนุษย์ เช่น อ่างเก็บน้ำ คลอง นอกจากนี้ยังสามารถแบ่งได้ตามการเคลื่อนที่ของน้ำ เช่น แม่น้ำ และคลอง กล่าวถึงแหล่งน้ำมีการไหลจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง ในขณะที่ ทะเลสาบ น้ำจะไม่มีการไหลไปแหล่งอื่น แหล่งน้ำที่มีการสัญจรจะถูกเรียกว่าทางน้ำ สำหรับส่วนบริเวณของภูมิประเทศที่มีน้ำเป็นจำนวนหนึ่งแต่ไม่เรียกว่าแหล่งน้ำ เช่น น้ำตก และไกเซอร์ (ดังแสดงในรูปที่ 6)

 

 รูปที่ 6 แผนที่แสดงเส้นทางถนนและเส้นทางน้ำ



การติดตามการขับเคลื่อนรถแทรกเตอร์อัตโนมัติขนาดเล็ก

ด้วยระบบนำทางจากดาวเทียมแม่นยำสูง 


    

 

 

คณะวิจัย

  1. ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.พยุงศักดิ์ จุลยุเสน (หัวหน้าโครงการ)
  2. อาจารย์ ดร.สุรเดช ตัญตรัยรัตน์ (ผู้ร่วมวิจัย)
  3. นายธีรวัฒน์ เจเถื่อน (ผู้ช่วยนักวิจัย)
  4. นายฉัตริน เรืองจอหอ (ผู้ช่วยนักวิจัย)
  5. นางสาวกมลชนน วงค์สถาน (ผู้ช่วยนักวิจัย)
  6. นายปิยะณัฐ ปิยะศิลป์ (ผู้ช่วยนักวิจัย)
  7. ผู้ช่วยศาสตราจาย์ ดร.พันทิพย์ ปิยะทัศนานนท์ (ที่ปรึกษาโครงการวิจัย)
Visitors: 12,983