นวัตกรรมหุ่นยนต์รดน้ำอัตโนมัติ “Rim” ทุ่นแรง ประหยัดต้นทุนการเกษตร

เมืองไทย กำลังก้าวเข้าสู่ “สังคมผู้สูงวัย” ดังนั้น นวัตกรรมเทคโนโลยีที่ทันสมัย จึงเป็นหนึ่งในตัวช่วยสำคัญที่จะช่วยให้เกษตรกรไทยทำงานได้ง่ายขึ้น ยกตัวอย่าง เช่น หุ่นยนต์รดน้ำอัตโนมัติ “Rim” นวัตกรรมโรบอท ผลงานของ คุณปุ้ย หรือ คุณสายธาร ม่วงโพธิ์เงิน เกษตรกรรุ่นใหม่ อำเภอนครชัยศรี จังหวัดนครปฐม

หุ่นยนต์รดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-4

หุ่นยนต์รดน้ำอัตโนมัติ “Rim” ติด 1 ใน 4 สุดยอดสิ่งประดิษฐ์ ประจำปี 2563 ซึ่งเป็นโครงการประกวดสิ่งประดิษฐ์นวัตกรรมช่างชุมชน จัดขึ้นโดย บริษัท ช.การช่าง จำกัด (มหาชน) สำนักงานนวัตกรรมแห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ NIA และสถาบันเชนจ์ฟิวชั่น ภายใต้มูลนิธิบูรณชนบทแห่งประเทศไทย หุ่นยนต์รดน้ำอัตโนมัติ “Rim” เป็นอีกหนึ่งบทพิสูจน์ที่แสดงให้เห็นว่าคนไทยมีทักษะในด้านนวัตกรรมและกระบวนการคิดเชิงออกแบบที่มีศักยภาพ สามารถพัฒนาต่อยอดเป็นนวัตกรรมเพื่อชุมชนและสังคม ช่วยยกระดับคุณภาพชีวิตผู้คนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

แรงบันดาลใจ

คุณปุ้ย เรียนจบปริญญาโท สาขาวิศวกรรมไฟฟ้า ทำงานเป็นโปรแกรมเมอร์สายการวิจัยและพัฒนา (R&D) และรับงานเขียนโปรแกรมเป็นฟรีแลนซ์มาหลายปีแล้ว เมื่อ 3 ปีก่อน คุณปุ้ยเริ่มกลับมาช่วยแม่ดูแลสวนกล้วยน้ำว้าปากช่อง 50 ปลูกใหม่ จำนวน 5 ไร่ ในพื้นที่อำเภอนครชัยศรี ช่วงนั้นต้นกล้วยยังเล็ก ต้องใช้แรงงานคนเดินรดน้ำเองทั้งหมด คุณปุ้ยใช้ความรู้ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าที่เรียนมาออกแบบเรือรดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-1เพื่อเป็นเครื่องทุ่นแรงในการรดน้ำสวนกล้วยและลดต้นทุนการผลิต

เรือรดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-1

คุณปุ้ย กล่าวว่า ปี 2561 เป็นจุดเริ่มต้นของการทำเรือรดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-1 ด้วยต้นทุนการสร้างไม่เกิน 5,000 บาท ปรากฏว่า ผลงาน Rim-1 สามารถปฏิบัติหน้าที่ได้อย่างดี ช่วยรดน้ำจนกระทั่งกล้วยตกเครือ กล่าวโดยสรุป จุดเด่นของ รุ่น Rim-1 คือ

1. ขนาดเล็ก เคลื่อนย้ายสะดวก

2. สามารถทำงานกับร่องน้ำแคบได้

3. ต้นทุนการสร้างต่ำ

4. ใช้ระบบควบคุมที่ไม่ซับซ้อน

ข้อเสียคือ

1. ใบพัดด้านล่างเรือจะกัดดินชายตลิ่ง ทำให้ดินชายตลิ่งพัง

2. ทุ่นทำจากโฟมเป็นวัสดุหลัก ซึ่งจะถูกกัดกร่อนได้ง่ายจากสภาพแวดล้อม รวมถึงน้ำมันเบนซินที่หกตอนเติมน้ำมัน

3. เนื่องจากเรือต้องเกาะชิดชายตลิ่ง ซึ่งบางครั้งเรือจะพันกับหญ้าชายตลิ่ง หรือสิ่งกีดขวางชายตลิ่ง ทำให้เรือไม่สามารถเคลื่อนที่ได้

4. เนื่องจากปั๊มเครื่องยนต์มีขนาด 1.5 นิ้ว ซึ่งทำให้ปริมาณการให้น้ำน้อย ทำให้ต้องใช้เวลามากในการรดน้ำต้นไม้ เมื่อชั่งน้ำหนักดูข้อดีและข้อเสียของเรือรดน้ำ รุ่น Rim-1 แล้ว พบว่า มีข้อเสียมากกว่า นั่นเป็นเหตุผลทำให้เรือรดน้ำ รุ่น Rim-1 ถูกปลดประจำการในการปฏิบัติหน้าที่รดน้ำ ทั้งนี้ ผู้สนใจสามารถดูการทำงานของ Rim-1 ได้ทาง https://www.youtube.com/watch?v=mXA33nLkbEk

เรือรดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-3

การสร้างสรรค์ผลงาน

ปี 2562 คุณปุ้ย พัฒนาเรือรดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-2 ขึ้นมาเพื่อแก้ปัญหาจุดบอดของ Rim-1 คือ

1. สามารถทำงานที่ร่องน้ำได้ทุกอย่าง ทั้งร่องน้ำแบบเปิดหัวเปิดท้าย และร่องน้ำตัน

2. พัฒนาชุดใบพัดขับเคลื่อน 6 ใบพัด ที่มีหน้ากว้าง เพื่อลดการกัดเซาะดินชายตลิ่ง

3. ห่อหุ้มด้วยไฟเบอร์กลาส เพื่อหลีกเลี่ยงการเกี่ยวพันกับหญ้าชายตลิ่ง
ผลการทดสอบดำเนินไปด้วยดี เรือรดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-2 สามารถแก้ปัญหาได้ทั้งหมด แต่แล้วเหตุการณ์ที่ไม่คาดคิดก็เกิดขึ้น เมื่อ Rim-2 เคลื่อนที่มาถึงชายตลิ่งที่มีลักษณะเป็นโพรงดิน ปรากฏว่า ไม่สามารถเคลื่อนที่ต่อไปได้ เพราะ Rim-2 ใช้หลักการเคลื่อนที่แบบชิดชายตลิ่ง ซึ่งมีข้อเสียมากมาย คุณปุ้ยจึงหยุดพัฒนาต่อ

หลังจากพบปัญหาหลายอย่างของ Rim-2 และ Rim-1 คุณปุ้ยจึงไม่นำหลักการทำงาน ของ Rim-2 และ Rim-1 มาใช้ในการพัฒนาเรือรดน้ำอัตโนมัติรุ่นถัดไป ช่วงปลายปี 2562 คุณปุ้ยได้พัฒนา Rim-3 ขึ้นมา โดยใช้วิธีเคลื่อนที่แบบกลางร่องน้ำ ใช้แรงดันพ่นน้ำเป็นตัวผลักดันการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ควบคุมทิศทางโดยใช้หางเสือด้านหน้า ผลการทดสอบพบว่า การควบคุมทิศทางโดยใช้วิธีนี้ไม่มีประสิทธิภาพเลย ดังนั้น Rim-3 จึงไม่ถูกพัฒนาต่อไป

ในปี 2563 คุณปุ้ยได้พัฒนาหุ่นยนต์รดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-4 ซึ่งควบคุมการทำงานอัตโนมัติใช้พลังงานจากแผงโซล่าร์เซลล์เหมาะกับพื้นที่การเกษตรแบบร่องสวนในภาคกลาง เรือจะแล่นไปบนผิวน้ำช้าๆ และพ่นน้ำเพื่อรดพืชสวนจนกว่าจะครบรอบตามที่กำหนด ปัจจุบันได้พัฒนาต่อยอดเป็นเรือรดน้ำที่พ่นน้ำได้ทั้งสองด้าน ใช้เซ็นเซอร์ในการรักษาระยะให้อยู่ห่างจากฝั่ง สามารถตั้งเวลาและจำนวนรอบในการทำงานได้ ลดความเสี่ยงในการบาดเจ็บ และลดมลพิษจากการใช้เชื้อเพลิงหรือกระแสไฟฟ้าในการสูบน้ำ

โชว์การทำงานของหุ่นยนต์รดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-4

หุ่นยนต์รดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-4 น้ำหนัก 50 กิโลกรัม ขนาดกว้าง 72 เซนติเมตร x ยาว 140 เซนติเมตร x สูง 100 เซนติเมตร ขนาดปั๊มน้ำ 3 นิ้ว ทำงานต่อเนื่อง 3 ชั่วโมง ใช้แบตเตอรี่ 12 V 8 Ah โซล่าร์เซลล์ 50 วัตต์ เครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะ 6.5 hp กันแดด กันฝนได้ ทำงานขับเคลื่อนโดยใช้เทคนิคใบพัดควบคุมทิศทาง ทั้งด้านหน้าและด้านหลัง จากการทดสอบพบว่า การใช้ใบพัดแบบนี้สามารถสร้างแรงฉุดที่หัวเรือและท้ายเรือได้อย่างดี ทำให้สามารถควบคุมเรือได้ตามต้องการ นอกจากนี้ การใช้ใบพัดแบบหัวท้ายยังทำให้เรือสามารถกลับตัวแบบ 360 องศา ได้

“อีกหนึ่งความสามารถของหุ่นยนต์รดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-4 คือสามารถนับการหมุนตัวเอง 180 องศา โดยหมุน 1 รอบ จะนับเป็น 1 ครั้ง ซึ่งการหมุน 1 ครั้ง จะเท่ากับการที่รดน้ำไป 1 ร่อง ดังนั้น Rim-4 จึงสามารถป้อนข้อมูลจำนวนร่องของการรดน้ำได้ โดยคำนวณจากการกลับตัวเมื่อครบตามจำนวน Rim-4 จะดับเครื่องยนต์และหยุดการทำงาน” คุณปุ้ย กล่าว

หุ่นยนต์รดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-4 เป็นตัวช่วยที่ดีสำหรับเกษตรกรผู้สูงวัย แก้ไขปัญหาขาดแคลนแรงงานภาคเกษตร และลดต้นทุนการผลิตไปพร้อมกัน ดังนั้น คุณปุ้ยส่งผลงานชิ้นนี้เข้าประกวดโครงการประกวดสิ่งประดิษฐ์นวัตกรรมช่างชุมชน ปรากฏว่าหุ่นยนต์รดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-4 ติด 1 ใน 4 สุดยอดสิ่งประดิษฐ์ประจำปี 2562

ทำให้คุณปุ้ยมีโอกาสเข้าร่วมกิจกรรมเวิร์กช็อปการพัฒนาแนวคิดนวัตกรรมช่างชุมชน แบบ 4 มิติ (การออกแบบ กลไกและวิศวกรรม ต้นทุนราคา การทำการตลาด) เพื่อยกระดับศักยภาพสู่การเป็น “นวัตกรช่างชุมชน” และขยายผลสู่ระดับประเทศอย่างเป็นรูปธรรมและครบวงจร บนแนวคิดของการแก้ไขปัญหาทางสังคมด้วยกระบวนการคิดเชิงออกแบบ (Design Thinking) และวางแผนพัฒนาการผลิต หุ่นยนต์รดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-4 ออกจำหน่ายเชิงการค้าให้แก่ผู้สนใจ ในราคาประมาณ 3 หมื่นกว่าบาท

Rim-Extension

Rim-Extension ผลงานใหม่ล่าสุด

ถึงแม้ หุ่นยนต์รดน้ำอัตโนมัติ รุ่น Rim-4 จะทำงานได้ดี แต่คุณปุ้ยมองว่า บางสวนที่มีเรือรดน้ำอยู่แล้วก็ไม่จำเป็นต้องซื้อใหม่ แต่สามารถเปลี่ยนเป็นเรือรดน้ำอัตโนมัติได้ทันที โดยเพิ่มส่วนต่อขยายที่ด้านหน้าหัวเรือที่เรียกว่า Rim-Extension โดยอุปกรณ์ส่วนต่อขยายนี้ ทำหน้าที่เปลี่ยนเรือรดน้ำที่ใช้คนควบคุมให้กลายเป็นเรือรดน้ำไร้คนขับนั่นเอง ที่สำคัญเกษตรกรสามารถหาซื้อมาใช้งานได้ในราคาไม่แพง แค่หลักหมื่นต้นๆ เท่านั้น

เรือรดน้ำในร่องสวนแบบเก่า

คุณปุ้ย ทดสอบระบบนำร่องของ Rim-Extension โดยนำไปติดตั้งที่หัวเรือรดน้ำทั่วไป พบว่า Rim-Extension สามารถตัดสินใจเลี้ยวได้เองเมื่อเจอทางแยก แต่ยังมีปัญหาอีกหลายอย่างที่ต้องปรับปรุงแก้ไข อย่างไรก็ตาม ในภาพรวม คุณปุ้ย ค่อนข้างพอใจกับผลงานการออกแบบชิ้นนี้ เพราะระบบเดิมไม่สามารถทำงานได้ในกรณีน้ำขุ่น หรือมีวัชพืชบนผิวน้ำ แต่ Rim-Extension ใช้ระบบใหม่ แบบสแกน 360 องศา สามารถทำงานได้ทั้งแบบน้ำขุ่น มีขี้แดด มีแหน ดอกจอก เป็นต้น

ระบบนำร่องของ Rim-Extension นำไปติดตั้งที่หัวเรือรดน้ำทั่วไป

“ขณะเดียวกัน Rim-Extension สามารถควบคุมตำแหน่งได้ดีกว่าระบบเดิม เพราะเปลี่ยนอัลกอลิทึมสำหรับการควบคุมช่วงร่องน้ำตรง ทำให้มีความแม่นยำมากขึ้น หัวเรือไม่ส่าย แถมยังช่วยประหยัดพลังงานจากแบตเตอรี่อีกด้วย นอกจากนี้ ยังมีขนาดเล็ก กะทัดรัด เคลื่อนย้ายสะดวก ทั้งนี้เกษตรกรสามารถใช้แอปพลิเคชั่นควบคุมและตรวจเช็คการทำงานของเรือรดน้ำอัตโนมัติได้ทุกที่ ด้วยเทคโนโลยี IoT” คุณปุ้ย กล่าว

คุณสายธาร ม่วงโพธิ์เงิน หรือ คุณปุ้ย ส่ง Rim-Extension เข้าประกวดนวัตกรรมสิ่งประดิษฐ์กับ สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) หน่วยงานให้ทุนวิจัยและนวัตกรรมของประเทศไทย

หากใครสนใจนวัตกรรมสิ่งประดิษฐ์นี้ สามารถเยี่ยมชมการทำงานของเรือรดน้ำอัตโนมัติได้ที่ บ้านเลขที่ 96/3 หมู่ที่ 1 ตำบลบางแก้วฟ้า อำเภอนครชัยศรี จังหวัดนครปฐม หรือทางแฟนเพจ “เรือรดน้ำอัตโนมัติ” หรือสอบถามเพิ่มเติมได้กับคุณปุ้ยโดยตรง ทางเบอร์โทรศัพท์. 094-369-5361 ได้ทุกวัน

บทความก่อนหน้านี้เรียนรู้วิถีเกษตรอินทรีย์ กับ “วินิจ สุภาจันทร์” ปราชญ์ชาวนา อำนาจเจริญ
บทความถัดไปเทคนิคการดักตะกอนดินจากแม่น้ำ