Vận hành drone MiSmart phun thuốc trên một cánh đồng. Nguồn: MS

Trên những cánh đồng rộng hàng ngàn hecta ở Nam Bộ, hình ảnh người nông dân còng lưng gieo hạt, phun thuốc đã lùi dần vào quá khứ, thay vào đó là những chiếc drone của MiSmart thực hiện cả 3 việc: gieo hạt, rải phân và phun thuốc.

Hỗ trợ nông dân làm việc đồng áng

Những cánh đồng mẫu lớn với diện tích vài chục hecta thẳng cánh cò bay đang trở thành điển hình mối liên kết bốn nhà (nhà nông – nhà doanh nghiệp – nhà nước – nhà khoa học) trong sản xuất – tiêu thụ lúa gạo. Trên những cánh đồng đó, hình ảnh người nông dân cặm cụi cày cấy, bán mặt cho đất bán lưng cho trời lùi dần vào quá khứ, thay vào đó là sự thay thế của máy móc. Cần có bao nhiêu người để gieo hạt cho cả một cánh đồng ba chục hecta? Người nông dân làm sao biết được bệnh của cánh đồng rộng ngút tầm mắt? Hay những rừng cao su bạt ngàn nếu mắc bệnh thì phun thuốc làm sao? Trả lời những câu hỏi ấy, là drone – thiết bị bay không người lái. Trên những cánh đồng ở thế giới, hình ảnh những chiếc máy bay ù ù gieo sạ, bón phân… không lạ nhưng ở Việt Nam thì còn mới mẻ.

Ở Nhật Bản, nơi anh Phạm Thanh Toàn - CEO của MiSmart – theo học thạc sỹ ngành trí tuệ nhân tạo, drone không chỉ giúp người dân đỡ vất vả, mà còn mang lại hiệu quả thực tế khi tăng hiệu suất gấp 50 lần so với cách làm truyền thống, tiết kiệm 20-30% thuốc bảo vệ thực vật hoặc phân bón. Sinh ra và lớn lên ở miền quê Khánh Hòa, chứng kiến cha mẹ mình vất vả, anh Toàn cũng muốn hiện thực hóa viễn cảnh ấy ở Việt Nam. Báo cáo do Industry ARC thực hiện cũng dự đoán, thị trường thiết bị bay không người lái cho sản xuất nông nghiệp có thể đạt 5,8 tỷ USD vào năm 2026.

Năm 2019, khi về Việt Nam, anh Phạm Thanh Toàn tình cờ gặp lại người bạn cũ TS. Trần Phi Vũ đang làm luận án tiến sỹ chuyên ngành thiết bị bay không người lái tại ĐH New South Wales (Úc). “Chúng tôi cùng có khát vọng sử dụng kiến thức có được để giải quyết bài toán Việt Nam”. Thời điểm đó, một số hãng nước ngoài đã giới thiệu thiết bị này với bà con nông dân. Sinh sau đẻ muộn, họ hiểu rằng “phải làm gì khác đi” nếu muốn có thị phần.

Anh Phạm Thanh Toàn nói: “Cái khác biệt lớn nhất của một sản phẩm Việt Nam nằm ở việc chúng ta có cơ hội hiểu người nông dân, tập quán canh tác của họ hơn bất cứ doanh nghiệp nước ngoài nào”.

Drone của MiSmart được thử nghiệm trước khi đưa tới tay khách hàng. Nguồn: MS

Nói là làm, họ đi xuống miền Tây, ngược lên Tây Nguyên để khảo sát thực tế và nhìn thấy rằng, bài toán của đồng ruộng Việt Nam khác nhiều so với nước ngoài. Chẳng hạn như đường đi vào những cánh đồng rất nhỏ, gập ghềnh chỉ phù hợp với xe máy chứ không phải oto, lúa ở Việt Nam có thân yếu, drone phải làm thế nào để không làm đổ, làm gãy thân, những cánh đồng hay vùng trồng nhấp nhô, phải phun sao cho đều hay lúa ở giai đoạn đầu và giai đoạn sắp chín sẽ có tốc độ phun khác nhau....

Chưa dừng lại, bên cạnh việc phun thuốc bảo vệ thực vật, tưới phân bón, gieo sạ,…mỗi lần cất cánh, drone của MiSmart còn có nhiệm vụ chụp ảnh khảo sát thăm đồng, lấy đây làm dữ liệu để quản lý mùa vụ, canh tác và theo dõi sinh trưởng, sức khỏe cây trồng.

“Hiện thực hóa những điều đó sẽ tạo ra khác biệt của MiSmart” – anh Toàn quả quyết. Dù biết rằng, việc tùy biến theo nhu cầu của khách hang vốn không dễ dàng.

Là người phụ trách thiết kế, TS. Trần Phi Vũ đã đưa ra nhiều bản thiết kế, với các lựa chọn khác nhau về mô hình, động cơ, vật liệu, thiết kế cánh quạt, bố trí vòi phun.. Mỗi drone có mục đích sử dụng khác nhau sẽ có cách thiết kế và lựa chọn thuật toán khác nhau. Để drone nhẹ hơn, họ chọn vật liệu sợi carbon fiber, nhẹ hơn nhôm và có khả năng nâng được vật nặng lên tới 22kg. Drone có ba chế độ là tự động, bán tự động hoặc bằng tay, được thiết kế chống bụi, chống nước và có thể gấp gọn gàng lại gần một nửa thể tích.

Hình ảnh những đội bay chở drone đi khắp những cánh đồng lớn ở An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long… rồi lên cả Tây Nguyên, đi vào những vườn cao su, vườn điều… đã không còn xa lạ.

Với chiếc drone có thiết kế cao 0,54m, với sáu hệ thống vòi phun, bay ở độ cao 3,2m và dải phun từ 6-8m. MiSmart có hai dạng phun là phun áp lực (nước được đưa xuống thẳng đứng) và phun ly tâm (nước tỏa đều ra xung quanh). Vòi phun áp lực phù hợp với dạng thuốc bột còn phun ly tâm thì thích hợp với dạng nước và có nhược điểm là ngốn pin nhanh hơn do phải cung cấp điện cho các vòng quay ly tâm.

“Người dân ở Đồng Nai thích kiểu phun áp lực nhưng ở khu vực An Giang, Đồng Tháp lại thích phun ly tâm” – anh Phạm Thanh Toàn chia sẻ. Kể từ sản phẩm đầu, MiSmart, vừa làm vừa điều chỉnh theo góp ý của khách hàng, bởi họ tin, đó là thế mạnh của drone ‘made in Vietnam’.

Nội địa hóa 70%

Sau ba năm phát triển, đến nay MiSmart đã có hai phiên bản với dung tích bình tối đa drone có thể mang là 20 và 30 lít. Ngoài cell pin, mô tơ hay cánh quạt phải nhập khẩu, phần còn lại đều được nội địa hóa, tỷ lệ lên tới 70%.

Để đảm bảo hiệu quả phun của hai thiết kế vòi, MiSmart đã tiến hành thí nghiệm bằng cách trải giấy quỳ lên bề mặt ruộng rồi dùng camera chụp lại nhằm kiểm tra tỷ lệ đồng đều của hạt sương trên từng khu vực. Kết quả, các vùng phun nhận 80-90% lượng nước phun ra.

Mỗi lần có phiên bản mới họ lại tiến hành thử nghiệm, và mang xuống cho nông dân dùng thử. Không nhớ họ đã điều chỉnh bao nhiêu lần, là mỗi lần thu về ý kiến.

Anh Toàn kể: “Cây lúa giai đoạn đầu hay sắp chín cần phun khác nhau. Lúa sắp chín nặng bông cây dễ đổ, vì thế drone phải làm sao để không gây ra hiện tượng gập lúa”.

Làm thế nào được khi gió tạo ra từ cánh quạt rất mạnh? Họ liền nghĩ đến việc thiết kế về cách bay của drone, mỗi khi bay xong một làn sẽ chuyển làn rồi bay ngược lại, khiến cho lúa không bị xoáy và gập đổ.

“MiSmart sử dụng thiết kế khí động nằm trên khung hình elip thay vì hình tròn như thường thấy, rất phù hợp với việc di chuyển tới – lui. Vì thế, khi phun hết một làn, thay vì bay ngược trở lại, drone tự động chuyển làn rồi bay ngược lại ở làn phun bên cạnh”– anh Toàn giải thích thêm.

Những ngày mang drone đi khắp miền Tây, MiSmart cũng nhận thấy rằng, thời lượng pin cũng là vấn đề cần quan tâm. Mới thông thường, một ngày đi bay, đội bay sẽ lên kế hoạch nhiều cánh đồng liền nhau để tiết kiệm thời gian và di chuyển. Vì thế, nếu pin càng dài thì việc bay càng hiệu quả. Để tăng thời lượng sử dụng, MiSmart nghĩ đến việc phát triển thuật toán tìm đường tối ưu – nghĩa là tìm được con đường ngắn nhất cho drone.Với những mảnh đất có địa hình phức tạp, nếu không có thuật toán này, drone sẽ phải bay đi bay lại nhiều lần do độ cao thấp của vùng trồng khác nhau. Do đó, thuật toán này cho phép hệ thống tự tính toán và tìm ra đường di chuyển ngắn nhất. Nhờ vậy mà drone của MiSmart có thể tiết kiệm từ 15-20% pin so với thông thường. Thợ bay sẽ sử dụng thuật toán này kết hợp với bản đồ song song cầm tay để chấm điểm trên bộ RTK cầm tay và kết nối trực tiếp với Cục Bản đồ để chấm điểm và cắm mốc cho drone bay. Điều đó giúp sai số từ bản đồ đến đường bay thực tế chỉ dưới 10cm2.

“Cục pin 2200V, thông thường dùng được 2 tiếng, nhưng với thuật toán này cùng kinh nghiệm của người điều kiển, có thể dùng lên tới 2,5-3 tiếng” - anh Toàn nói.

Thay người dân chăm lúa, tưới cây

Mỗi drone bay lên, không chỉ hoàn thành việc gieo hạt, tưới nước hay phun thuốc bảo vệ thực vật, mà một lượng dữ liệu lớn cũng được camera ghi lại và gửi về trung tâm dữ liệu để phân tích.

“Chúng tôi phân tích dữ liệu của chuyến bay và hình ảnh trên cánh đồng mình phun vừa rồi có gì bất thường không” – anh Toàn nói. Điều này giúp giảm thiểu hư hỏng của drone đến mức tối đa nhờ luôn nắm rõ hoạt động của drone. Trong khi đó, công nghệ đa quang phổ sẽ đưa ra phân tích về chỉ số thực vật NDVI để nhận định, cây khoẻ mạnh hay đang có bệnh. Những vùng có màu xanh đậm là cây khoẻ mạnh, nếu màu xanh nhạt, tức là diệp lục kém, cây đang có bệnh. Từ kết quả đó người nông dân nhận diện, khoanh vùng cây bệnh. Những thử nghiệm trên cây lúa cho thấy, drone ‘bắt bệnh” cho cây đúng lên tới 70-80%.

Cùng với các chuyên gia nông nghiệp của mình, MiSmart cùng làm việc với Cục Bảo vệ thực vật, Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long, Viện Cây ăn quả miền Nam và cả các tập đoàn lớn như Lộc Trời để thu thập dữ liệu bệnh. Khung dữ liệu hình ảnh cây trồng vị bệnh với hàng chục loại bệnh khác nhau như xoăn vàng lá của cây cà chua, bệnh rầy nâu ở lúa... đã được hình thành.

“Các chuyên gia sẽ phân tích, làm sạch dữ liệu còn chúng tôi thực hiện dán nhãn. Vừa rồi, MiSmart cũng thu thập phân tích hơn 60 tập dữ liệu bệnh khác nhau và vẫn đang không ngừng bổ sung”– anh Phạm Thanh Toàn nói.

Bộ điều khiển Drone. Nguồn: MS

Trên những cánh đồng lúa hay vùng trồng lúa, trồng cây ăn quả, cây hoa màu, cây lâu năm ở miền Tây, khu vực Trung bộ như Quảng Trị, Nghệ An, drone của MiSmart đã thực hiện hàng nghìn chuyến bay. So với việc phun tay, drone giúp tiết kiệm 80% lượng nước, 30% lượng thuốc trừ sâu và tăng 1,2-1,3 lần so với việc phun bằng tay.

Sau hơn ba năm miệt mài nghiên cứu những nhà sáng lập MiSmart vẫn đang tập trung cho giấc mơ ‘cơ giới hóa nền nông nghiệp Việt’.

Thụy Minh