Thấy được cảnh thu hoạch rau má vô cùng vất vả dưới tiết trời nắng nóng của người nông dân tại xã Quảng Thọ, huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế, TS. Nguyễn Hữu Chúc, Trưởng phòng Quản lý Khoa học và Hợp tác quốc tế (Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế) đã nảy ra ý tưởng về một loại máy thu hoạch rau giúp giảm sức lao động và tăng năng suất thu hoạch nông sản cho bà con.

Với ý tưởng đó, TS. Nguyễn Hữu Chúc và các cộng sự ở Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế đã nghiên cứu và chế tạo một thiết bị máy thu hoạch rau hiệu quả hơn. Thông qua đề tài cấp tỉnh “Thiết kế và chế tạo máy thu hoạch rau má sử dụng năng lượng điện” (TTH.2015-KC.05) vào năm 2015, nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công chiếc máy thu hoạch rau bán tự động gọn nhẹ, giúp tăng năng suất thu hoạch gấp 10-15 lần so với thu hoạch bằng tay.

Theo mô tả của nhóm nghiên cứu, khác với loại máy thu hoạch nông sản phổ biến như máy gặt lúa, máy thu hoạch rau cần sự “tinh tế” hơn nhiều. 

Điều này là do tính chất của các loại rau ăn lá vốn mỏng manh, nếu áp dụng các công nghệ như gặt lúa sẽ khiến sản phẩm thu được bị gãy nát, dập, không đảm bảo chất lượng thành phẩm khi bán ra thị trường.

Do đó, nhóm các tác giả đã tiến hành nghiên cứu và tìm hiểu tình trạng thực tiễn về các mô hình máy thu hoạch rau đang có trên thị trường Việt Nam. Quá trình nghiên cứu, TS. Nguyễn Hữu Chúc nhận thấy, hầu hết các loại máy thu hoạch rau quy mô nhỏ ở Việt Nam vẫn là dạng máy cắt cầm tay, người dân vẫn phải ngồi cắt theo kiểu truyền thống, còn các loại máy thu hoạch dạng đứng (đi bộ) gần như chưa có, hoặc có song chỉ là máy cắt chứ không thu gom được. 

Thực trạng này hoàn toàn khác biệt tại các quốc gia phát triển trên thế giới, đặc biệt là Trung Quốc, khi các nhà khoa học ở quốc gia này đã sáng chế đa dạng các dòng máy thu hoạch rau.

Theo chia sẻ của TS. Nguyễn Hữu Chúc với báo Khoa học và Phát triển, có thể dễ dàng tra cứu thấy hàng loạt sáng chế, từ các loại máy thu hoạch rau đi bộ với các kết cấu đơn giản, gồm bộ phận vận chuyển, thu hoạch, tiếp nhận, cơ chế di chuyển và cơ chế lái, rau cắt xong được đưa lên băng tải nhờ vào lực đẩy tới của xe. Với rau trồng trong nhà kính, Trung Quốc cũng phát triển một loại máy có thể hoạt động trên đường ray song song trong quá trình thu hoạch mà không cần can thiệp thủ công hướng di chuyển và tốc độ. Một giải pháp tiên tiến hơn là sáng chế máy thu hoạch rau ăn lá điện tử được bảo hộ tại Trung Quốc năm 2017, có thể điều chỉnh độ cao thu hoạch rau.

Mặc dù hiện đại và mang lại hiệu suất lao động cao, tuy nhiên, qua quá trình tìm hiểu, TS. Nguyễn Hữu Chúc vẫn phát hiện ra một số hạn chế của các sản phẩm đó.

Theo TS. Chúc, các dòng máy của Trung Quốc đang sử dụng lưỡi cắt lớn làm rau bị nát sau thu hoạch, chưa có bộ phận loại bỏ cỏ và rau úa, hoặc chưa có bộ phận cắt có thể tùy chỉnh thay đổi khoảng cách để cho ra độ dài thân rau sau thu hoạch theo ý muốn. Những điều này sẽ làm khiến hình thức, chất lượng và giá cả rau thành phẩm bị ảnh hưởng vô cùng nghiêm trọng.

Do vậy, nhóm tác giả đã nhận ra, để chiếc máy thu hoạch rau không gặp phải những vấn đề trên, nhóm nghiên cứu phải giải quyết hai bài toán: thứ nhất, làm thế nào để cắt rau ở độ dài phù hợp và không bị dập nát, thứ hai là làm thế nào để loại bỏ cỏ và rau úa.

Khi đã xác định được rõ ràng con đường cần đi, nhóm TS. Chúc cùng các cộng sự đã nhanh chóng bắt tay vào hiện thực hóa mô hình máy cắt rau 'make in Vietnam'.

Mô hình máy cắt rau đầu tiên của nhóm nghiên cứu là một thiết bị với kết cấu đơn giản bao gồm: khung chính, bộ phận thu hoạch, bộ phận vận chuyển, bộ phận lưu trữ, và nguồn năng lượng. 

Trong đó, bộ phận thu hoạch sẽ thực hiện cắt rau và đưa lên băng tải nhờ rulô cuốn, bộ phận lưu trữ được đặt ở mặt sau của khung chính để tiếp nhận rau từ băng tải.

Ở phiên bản này, thiết bị đước vận hành bằng pin, tuy nhiên, do bộ phận ắc quy khi đó hơi nặng nên họ đã chuyển sang dùng động cơ xăng để làm giảm trọng lượng của máy.

Để rau không bị dập nát, nhóm đã sử dụng những lữa cưa mỏng, nhỏ, đồng thời có bộ phận để cuốn rau sau khi cắt lên băng tải. Cùng với đó, để điều chỉnh độ dài của thân rau sau thu hoạch, họ đã sử dụng một cảm biến khoảng cách xác định khoảng cách giữa thân rau và lưỡi cưa giúp điều khiển bộ phận thu hoạch thực hiện cắt rau theo chiều dài phù hợp.

Tiếp theo, để có thể phân loại rau úa, cỏ dại, họ đã thiết kế thêm cánh tay robot, camera, đường ray và giá đỡ. Camera sẽ thu thập hình ảnh rau/cỏ dại, bộ phận điều khiển sau khi nhận được thông tin sẽ truyền tín hiệu đến cánh tay robot, xác định vị trí và thực hiện loại bỏ rau hư/cỏ dại ra khỏi băng tải. 

Kết quả thử nghiệm phân loại rau trong điều kiện phòng thí nghiệm khá thành công, song khi ra ngoài đồng ruộng lại vấp phải nhiều thách thức.

Nguyên nhân là do  ngoài đồng ruộng mấp mô, máy chạy khiến camera bị rung, dẫn đến độ nhiễu lớn, sai số cao hoặc ở ngoài trời điều kiện ánh sáng thay đổi theo gian… ảnh hưởng rất nhiều đến kết quả phân loại. 

Để giải quyết vấn đề này, nhóm phải tiến hành bổ sung dữ liệu để đào tạo lại mô hình nhằm tối ưu chất lượng rau thành phẩm.

Kết quả thử nghiệm cho thấy, với rau má, nếu thu hoạch tay, trung bình người nông dân có thể cắt được khoảng 50-70kg/1 người/1 ngày, nhưng nếu dùng chiếc máy của TS. Nguyễn Hữu Chúc, họ có thể thu hoạch tối đa 100kg/giờ. 

Sáng chế máy thu hoạch rau bán tự động của TS. Nguyễn Hữu Chúc là thiết bị đơn giản nhưng có nhiều tính năng và giúp mang lại hiệu quả lao động cao cho người nông dân.

Với tính mới và hiệu quả ứng dụng cao, máy thu hoạch rau này đã được Cục Sở hữu trí tuệ (Bộ KH&CN) cấp bằng bảo hộ giải pháp hữu ích vào tháng 9/2022.

Khánh An