全國中小學科展

斜槓元宇宙-智慧新農機:全球首創利用Arduino自動偵測「迴轉耕耘機」犁耕土壤深度的火犁仔(曳引機)、解決人類糧食危機

科展類別

臺灣國際科展作品

屆次

2023年

科別

工程學

得獎情形

三等獎

學校名稱

臺中市華盛頓高級中學 臺中市私立衛道高級中學

指導老師

王忠俊

作者

王宥棋;王宥鈞

關鍵字

Arduino微控制器(microcontroller)、3D立體影像感測技術-ToF(Time of Flight)、曳引機(tractor)

摘要或動機

本研究以機電整合,發明了【曳引機迴轉犁偵測系統】,將大型農業機械智能化,並優化及整合工程技術,設計了六大系統,藉由量化評工程效益及作物的產量變化,觀察設計成效。 根據文獻,水稻管理使用「灌溉系統」+「雜草抑制蓆」+「生物肥料」的機制,可以增加產量[1,2]。因此我們優化這些機制,並設計「精準深耕」、「智慧噴桿」、「滴灌系統」形成六大系統。利用自創的【曳引機迴轉犁偵測系統】,犁耕時就可以在每一寸土地上,精確控制土壤深度在25cm的「精準深耕」。我們也發現,在這六大系統的協同效應下,不僅省下3~12倍的作業時間,同時在加乘效果的作用下,產量可以大幅提高至79%。 本實驗花二年時間,在台中清水地區1.2公頃的農地,實際建構這六大系統。並使用無人機偵測飛行高度的3D立體影像感測器、Arduino微控制器、燒入自行設計的Arduino C程式,成功發明【曳引機迴轉犁偵測系統】,並裝在大型曳引機,用來偵測迴轉耕耘機翻鬆土壤的深度,同步將該數據立即顯示在駕駛室的儀表板。 目前全球六大品牌大型曳引機,造價超過新台幣400萬元,尚無一款具有本研究自創的迴轉犁自動偵測功能。

TISF2023-100027.pdf

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