Farmmaid :Robot de détection des maladies des plantes

Robot qui se déplace de manière autonome dans un environnement de serre et identifie les maladies.

Inspirés par les travaux de plantvillage.psu.edu et iita.org, nous voulions utiliser la plate-forme DonkeyCar pour construire un robot autonome qui peut se déplacer dans un environnement agricole sans endommager les plantes ou le sol existants et utiliser la détection d'objets pour trouver et marquer les cultures malades avec une couleur respectueuse de l'environnement. Traditionnellement, les humains doivent inspecter manuellement les grandes fermes à l'aide de leurs téléphones pour marquer les récoltes, dans la plupart des cas de haute technologie. Cela demande beaucoup de temps et d'efforts. De plus, il existe une variété de téléphones utilisés qui n'ont pas nécessairement toutes les fonctionnalités nécessaires pour effectuer la tâche efficacement ou qui doivent attendre quelqu'un avec l'appareil approprié. Une plate-forme robotique uniforme faisant le tour de la ferme résoudra ces problèmes et rendra le marquage beaucoup plus rapide. La vitesse peut également faciliter le partage de la plate-forme entre plusieurs fermes.

Défis :

• Garder la taille/le poids du robot suffisamment petit pour qu'il n'endommage pas les cultures lui-même.
• Naviguer sans endommager les cultures existantes.
• Trouver un moyen de marquer en toute sécurité les cultures malades.
• Trouver un jeu de données et une ferme pour éventuellement tester la plate-forme

Notre équipe Teamato s'est réunie du fait que nous sommes tous membres du Detroit Autonomous Vehicle Group et du Ann Arbor Autonomous Vehicle Group. Ce sont deux groupes Meetup. Notre membre de l'équipe Sohaib a participé au défi avec le concept ci-dessus et a créé un message demandant si quelqu'un était intéressé à participer. Alex, Juanito et David se sont joints à Sohaib et ont ainsi commencé une quête commune parmi des individus qui n'avaient jamais travaillé ensemble auparavant. Au-delà de trouver un terrain d'entente sur l'approche, la technologie, le calendrier, etc., nous avons dû établir un cadre de calendriers de réunions, de référentiels, de technologie de conférence, etc. Essentiellement, toutes les composantes d'un projet professionnel devaient être mises en place, sauf que personne n'était payé, nous n'avions pas de budget et tous avaient des engagements professionnels, scolaires, familiaux, etc. Pas de problème car nous partagions une vision mutuelle et la volonté d'exécuter. Fait intéressant, notre groupe de quatre personnes représentait une communauté internationale. Chaque membre de notre équipe était multilingue et avait des liens familiaux directs avec un ou plusieurs des pays suivants :Chine, Allemagne, Pakistan, Philippines, Russie. Nous avons tous passé un bon moment et ce fut une expérience d'apprentissage incroyable.

Construire le robot :

Les travaux sur le châssis, la navigation autonome et la classification des images ont commencé immédiatement et ont progressé à un bon rythme. Où nous avons rencontré des défis et des retards inattendus majeurs liés à notre châssis et à notre système d'entraînement. En termes simples, nous n'avions pas prévu de terrains aussi variés parmi les serres de test, et les moteurs, les roues, le câblage, les commandes, etc. qui étaient bien dans le scénario A ont été submergés dans le scénario B. Nous avons utilisé un grand nombre de mods pour composer un châssis fonctionnel pour tous nos environnements. Nous avons dû faire beaucoup de contraintes de temps et de budget mais le produit final a dépassé notre objectif initial d'une configuration minimale viable. La conception finale au moment de la soumission est décrite ci-dessous.

Caméra Pôle :

Pour pouvoir regarder des plates-bandes surélevées de plantes et potentiellement passer à une caméra mobile qui pourrait regarder le haut et le bas des plants de tomates, nous avons construit un poteau de caméra à l'aide d'une tige en fibre de carbone achetée dans une vente de garage. La canne était équipée de 2 pinces imprimées en 3D pour les caméras de navigation et de classification. Nous avons également ajouté un éclairage solaire de 1,2 V au poteau, ainsi que des voyants d'état multicolores de 12 V au-dessus de la piscine. Oui, c'est un pilulier réutilisé peint en noir sur le dessus du poteau. L'un de nos nombreux hébergements à budget base zéro qui a très bien fonctionné !

Les caméras étaient des caméras Raspberry Pi connectées à deux Pis différents alimentés par des chargeurs USB. La raison de l'utilisation de 2 Pi est que la classification et la navigation utilisent un réseau de neurones qui consomme beaucoup de puissance de traitement. De plus, la caméra de classification devait pointer vers les plantes tandis que la caméra de navigation devait pointer vers l'avant. Le sommet du poteau devait également avoir des lumières pour servir d'indicateurs. En recherchant des lumières RVB suffisamment lumineuses, nous avons découvert qu'elles coûteraient plus de 100 $. Nous avons donc fabriqué les nôtres en utilisant les lumières d'un haut-parleur, un petit sac en plastique pour la réflexion et enfermées dans une bouteille de pilules vide. Étant donné que les lumières nécessitaient 12 volts. et notre sortie Arduino était de 5 volts, nous l'avons connectée à un relais. La connexion nécessitait une masse commune avec l'Arduino et 3 fils pour les lumières rouge, verte et bleue que nous avons placées aux broches 7, 8 et 11 de l'Arduino. Nous pourrions simuler le spectre RVB sur ces lumières en utilisant la fonction analogWrite pour donner des valeurs différentes aux trois fils. Notez que pour une coloration correcte, les trois doivent être écrits, sinon une couleur précédemment écrite sur n'importe quelle broche pourrait donner des résultats inattendus.

Châssis :

Nos expériences avec un châssis en plastique avec à la fois des roues et des chenilles utilisant des moteurs de faible puissance se sont avérées infructueuses sur les sites des fermes Stone Coop et Growing Hope et les deux options creuseraient un sol sablonneux bénéfique pour les plantes. L'une de nos versions de châssis provisoires, nous avons dépouillé beaucoup d'engrenages en plastique avant de passer au métal et la capacité de gérer un courant plus élevé :

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