Contribuţii la utilizarea roboţilor în agricultură pentru aplicaţii de combatere a buruienilor

Abstract

Teza de doctorat aduce contribuții în dezvoltarea roboților pentru agricultură. Obiectivul ce stă la baza cercetării este crearea unui robot pentru combaterea buruienilor de pe terenurile agricole utilizând sisteme mecanice. Spre deosebire de combaterea buruienilor prin erbicidare, combaterea mecanică aduce avantaje de natură ecologică. Principalele funcții pe care robotul trebuie să le îndeplinească sunt următoarele: (1) navigarea printre rândurile de culturi; (2) recunoașterea plantelor; (3) Ȋnlăturarea mecanică a buruienilor. În teza de doctorat sunt prezentate rezultatele cercetărilor efectuate în scopul perfecționării funcțiilor enumerate anterior. Referitor la funcția de navigare, au fost efectuate studii privind navigarea robotului prin ghidare automată de-a lungul rândurilor de culturi, detectate printr-un sistem vizual format din camere 3D-ToF (Time of Flight). Cercetările privind utilizarea camerelor 3D-ToF au fost începute în perioada stagiului de cercetare la „Fachhochschule Osnabrück‖ din Germania, sub îndrumarea d-lui prof. dr. rer. nat. Arno Ruckelshausen și a d-lui ing. dipl. Ralph Klose. Pentru recunoașterea speciilor de plante, au fost investigate diverse metode. Unele cercetări au avut ca scop recunoașterea speciilor de plante pe baza culorilor. Alte cercetări au avut ca obiectiv recunoașterea speciilor de plante pe baza caracteristicilor geometrice ale frunzelor. Un alt studiu a constat în corelarea imaginilor prelevate de la un sistem optic format dintr-o cameră 3D-ToF și o cameră 2D-color. Prin acest procedeu pot fi obținute simultan informații despre culorile plantei, respectiv distanțele la care se află punctele care aparțin suprafeței plantei. Corelarea imaginilor implică cercetări ample privind calibrarea camerelor video și utilizarea sistemelor de vedere stereoscopică. Autoarea tezei a dezvoltat o metodă originală de calibrare intrinsecă, și două metode originale de calibrare extrinsecă a camerelor video. În lucrare este prezentată o metodă de diferențiere buruiană/plantă pe baza valorilor înălțimilor determinate prin utilizarea unui sistem stereoscopic. În teza de doctorat este prezentat un concept de robot pentru agricultură dotat cu dispozitiv mecanic de înlăturare a buruienilor.