FarmBot Taiwan User Group-FBTUG 造訪社團 » UTM

Farmbot 的各式UTM 除草設計~ (左上角不是, 不過搞不好也可以 )

https://sketchfab.com/farm…/collections/farmbot-genesis-v1_0

就如這篇所提到的--
UTM最大提重力為 1KG, 如果要改成固定式的(Ex: 機械取代磁吸), 那接下來的考驗就是 Z軸馬達的乘載力! (也得思考改那麼強的承重功用為何? ? 是否有其必要性 ? )

過年胡思亂想，分享 FBTUG/FarmBot 的價值

臉書排版不易，入共筆看比較合適！

FarmBot 的價值

FarmBot 平台，根本上全開源是最大革命性的貢獻，主要在農業情境上的自動化機器，一個開放的一般型農業機器，有機會形成一個新的農業自動化體系，可能是一個新產業的基礎

- 大方向上
- 運用全開源軟硬體/機構/生產體系，建構出的影響，讓所有人都可以取得相關技術與資源，做出自己的改裝與應用。
- 在特色上，從 3DP 平台，站上 RPI, 所以各式各樣的軟體加值變得可能，雲端軟體的整合，讓廣域農業資料可以匯集，產生更多後台智慧，在接上相關環境氣候資料，做出農業建議。
- 另外由於有擷取分析影響的設備能力，能經由辨識與進步中的 AI 來做出更多智慧的判斷，這部分也是傳統自動化一直想突破的範疇

- 價值體系建構在之前的開放體系
- 3DP（3D 印表機） - 簡單 XYZ 架構，機構零件很容易取得，電機開源，韌體開源，已經在產業界成功使用
- RPI (樹莓派) - PC 級的 Maker 套件，開放核心軟體，使用 Linux, 是全世界非常活躍的 PC 類開發版，有強大完整的軟體支援
- Linux 與各式的開源軟體套件，建構網頁的前後台

- 技術架構突破點
- 機構上加上 UTM （Universal Tool Mount） 動態換頭, 可根據不同需要隨時更換夾具，大大擴展各式樣的可能性
- 建構雲端系統，統一設備的管理與維護，可持續升級，改善使用者體驗
- 自動化情境加入影像，搭上近期的 AI/ML，有機會在農業場域，開創出新局

- 農業情境上
- 澆水，防水設計
- 雲端種植管理系統，像開心農場的遊戲型態，輕輕鬆鬆種植

- 教育與產業訓練
- 整個系統，各自的組件，都是個專門的技術，一般一個人能學好一兩個組件就很難能可貴了。實務上，接軌附近的組件，由於隔行，基本上會不得其門而入，學習與問題的解決都非常沒有效率。這個情況，會造成整合上，特別的困難。
- 傳統上，由下而上的學習，一個科別一個科別的學，怎麼學也學不完，基礎學好，還是接不上實務，更何況是產業上新的突破。有效率的學習方式，應該是由上而下，有個整體，使用與學習自己當下需要的部分，其他的部分，有個整體大概的了解。這樣相對容易入手，也容易引發學習動機，因為隨時有些許的進展。
- 有價值的東西，通常會被封閉，才能獲利。在傳統上，這些專業的元件，設計資訊都是封閉的，所以我們無法取得設計細節，也沒有辦法去學習與改善，在產業上，也就造成各式各樣的切割與破碎。讓想要升級與進步的廠商，也不得其門而入。
- 在此面向，開放才是解法，整體性的開放，才能讓整個設計能充分被討論，檢視，學習的過程才能扎實，而不是老是學習到各部分的皮毛。
- 藉由各自小部分的學習與改善，公開提出自己的貢獻，跟社群夥伴切磋，更快的修正與改善自己的專業技能，是非常有效率的學習
- 自動化產業訓練
- 價值在跨組件的學習
- 機構專長的多學習電機
- 電機人員，多碰機構與軟體（Linux）
- 軟體人員，多學電機與情境相關軟體
- AI 人員，多學農業情境與設備間的連結
- 各子組件學習重點
FarmBot 是個整合的場域時做情境，單一主題的學習，一般都會有更合適的教材，所以其實不建議在這麼複雜的套件中，學習一些基本的東西。所以學習的重點都會是這個套件比較特別的部分，以及子系統之間的介面設計與實作技巧
- 機構
- UTM 機構的換頭設計
- 強力磁鐵的設計，接合力道與動態分離與結合
- 如何在換頭時，電機也能順利接合
- 換頭的防水，防氣設計
- 電機與韌體
- 將電機系統設計成控制子元件
- 用命令組來控制
- 多命令之間的同步設計
- 命令與 GPIO/UART 的設計
- 各式命令的實作
- 控制軟體
- Python + Serial + Python GUI 程式實作
- Script 自動化實作
- 全年度定時自動化控制
- 環境感測與資料收集
- Linux 開放軟體
- Python+OpenCV : 影像與辨識
- RESPAPI/MQTT 與雲端的軟體通訊介面
- Python 各式套件
- 圖像與生產過程記錄與管理
- 雲端軟體
- 個人自動化農園管理
- [ 請補充 ]
- 農業大數據
- 將各地的農場數據收集，取得環境數據，種植數據
- 各地種植數據的分析，產生更多種植智慧
- 將每一次的種植，做出科學紀錄，經由持續分析，改善種植相關參數，深化種植技術
- 深度學習
- 設備自動化與AI 建構配套
- 如何順利做好特徵標記
- 如何有效收集訓練圖輯
- 執行期結果收集與訓練反饋

FBTUG 的價值

FBTUG 主要在強化 FarmBot 價值在台灣農業自動化產業的進展，讓這些產業價值與相關的技術在台灣深耕與落地。方法是藉由組織開放的社群體系，建構研發能量，實際嘗試進行各類型的 POC, 後續經由實際供應的體系，讓設備能真正在農業場域試煉，讓農民真的用得上，對台灣農業的進步，帶來一丁點的幫助

- 開放研發社群
- 藉由社群開放性的連結，集合各領域的專家，一步一步打造相關的系統與改造
- 將開發與設計的經驗，經由 Code, 文件，分享，討論，讓結果與大家共享，耕耘整個開源體系
- 分享世界各地類似的經驗與成果，促進社群學習效率
- 積極組織專家群，經由更密切的跨領域的討論與共創設計，逐步改善與落實設計
- 結合專家群與生產體系，讓研發能量能與產業體系接軌

https://paper.dropbox.com/…/FBTUG-FBTUGFarmBot-o0ra74V2wM6n…

哈爸

FBTUG 新年新希望，做做夢也是滿開心的

FBTUG 目前
初步站穩自我開發平臺的建構。我們順利的基本掌握
- 開源 FarmBot 機構設計，所以我們有辦法在改裝出 Mini FarmBot，有辦法客製化 UTM 的子零件
- 自己自動化的平台，研發行平台, FBTUG Commander，為農場自動化建構基礎
- Mini FarmBot 上架推出，表示我們站上製造與銷售平台，有能力讓更多人可以取得，進一步研發，也能試著站上真實場域，看看我們離真的可用還有多遠
- 產業工程師的學習平台，全開放的文件/軟體/Source Code，可以取得的硬體/零件/相關設計資料，社群專家的協助，相信能給自動化產業工程師，很好的學習磨煉的平台

FBTUG 的目標
一直很專注，也很遠大，讓這台開源農業機器，在台灣生根/發芽/茁壯，真實站上農業場域，讓農民用得到

- 生根：社群 KnowHow 持續成長，很多 KnowHow 也慢慢被不少夥伴共同建立，算是生根吧
- 發芽/成長: 機構/韌體/軟體/雲端 社群都有專家駐守，工程分工體系慢慢建立了，製造/通路也初步成型，算是發芽/成長吧
- 茁壯: 努力中
- 站上農業場域：還有距離
- 讓農民用得到：還遠得很

FarmBot 的價值
FarmBot 平台，根本上全開源是最大革命性的貢獻

- 運用全開源軟硬體/機構/生產體系，建構出的影響，讓所有人都可以取得相關技術與資源，做出自己的改裝與應用。
- 在特色上，在農業情境上，從 3DP 平台，站上 RPI, 所以各式各樣的軟體加值變得可能，雲端軟體的整合，讓廣域農業資料可以匯集，產生更多後台智慧，在接上相關環境氣候資料，做出農業建議。
- 另外由於有擷取分析影響的設備能力，能經由辨識與進步中的 AI 來做出更多智慧的判斷，這部分也是傳統自動化一直想突破的範疇

持續往前
在略為站上軟體平台後，我們的重點下一步是站上 AI 平台，讓設備真的看影像，分析影像，運用訓練過的智慧，來分析與智慧的驅動自動化。這部分，相當困難，就是所謂

Mini FarmBot AI 平台的建構
- 我們需要知道 產業價值在哪，往那個方向前進，才是務實的做法，而不是只關注在學習與技術上的突破
- 在需要的情境中，我們需要發展 AI 相關的基礎智慧，比方說蔬果分類，育苗狀態，這部分我們都不會
- 針對需要的情境，我們需要更完整自動化能力的支援，比方說輸送帶的支援，一次一個育苗盤的批次處理，一些需要動作的機構與電機
- 基礎 AI , 基礎自動化 在 FarmBot 中整合到能順利運作

FarmBot 客製化版本的推出
- Mini FarmBot 太小台了，研發/教育/產業訓練 以及很特別的情境（比方說育苗）還很合適
- 一般個人使用者，需要類似原廠 FarmBot 的大小，以及 +- 幾公尺大小的客製化
這部分工程變異少一些，由出貨體系建構支援能量，就可以有機會達到，讓最簡單的農業場域，可以先站上

Mini FarmBot 開源教育訓練資源的發酵
- 適合教育/產業訓練 如果能有更多的開放教案，開源的課程，工作坊，產業的訓練課程的開設，才能加速大家的學習與進步
- 教育與訓練也是個專業，開放式教材的建構，設計，分享也是非常花功夫的，這部分需要更多有心的教育夥伴來幫忙

FBTUG SI(系統整合商) 來為真實場域服務，在特殊場域能發揮實質用途
- 研發這些就算做得再好，農民也是不需要知道這些工程細節，需要有廠商來安裝，維護，才有可能讓農民使用
- 產業支援的體系建構才是能站上農業場域的關鍵，其實也是最多錢的地方。相關有心耕耘的廠商，請務必關注

其他
開放的環境，大家愛怎麼玩就怎麼玩
- 移動版 FarmBot
- 大型農場版 FarmBot
- 水上/天上版 FarmBot
- 各式 UTM 改裝
- 更融入農業情境的 AI 與自動化應用

超期待這個關鍵的突破年，跟大家攜手，一步一腳印，給開放農業一點實質的幫助！

詳細參考：FBTUG 2018 農曆年發想
https://paper.dropbox.com/doc/FBTUG-r0v4X1YEY7OOYQpHAdpCu

哈爸

把上次的UTM 夾子改成4爪做一些小小的測試，看能不能激發出些不用的想法～

學一下 Kobe Yu 的喝啤酒產生程式碼! 其實只是 debug 一行code造成的土壤量測出問題!
有Arduino專家 可以幫忙確定嗎 ? 可能 Feedback 回原廠.

# Farmbot_Arduino_V308 (Pass)
沒有特別init UTM D(A5/P59)

# Farmbot_Arduino_V400 (Error)
加了pinMode 對 所有的 GPIO,也包括PWM pin
pinMode(UTM_D, INPUT_PULLUP);
印像 analogRead()/analogWrite ()並不需要設定 pinMode.

這導致土壤量測值不管怎麼量一直在 "987~985".

# 測試方式 :
在Arduino command 輸入
"F42 P5 M1" --> read (A5) pin 的PWM 土壤量測值

# 升到V4版後請把以上的initcode移掉即可
# PS : 有用到 PWM pin 都要改

剛看了Farmbot V1.3 硬體上有了幾項改變:

1. Arduino 2560/RAMPS 1.4 改成 Farmduino專用板, 穩定度應該會更好!

2. 原部份UTM 是用Delrin精密塑料加工及固定用鐵件:
改成ABS材料注塑成型, 看來是為了更輕更便宜, 但耐用度可能就差一點!

3. 真空泵改安裝到z軸: 應該是為了加強吸力!

4. 小部份的enhanced: ex: Z hardstop, 1.5米長的白色LED燈條...

有興趣可以看看!! 有$ 也可以買一台來玩玩, 聽說比上一代便宜近$400鎂了! 贊助好的開源讓它更進步!

延宕許久的UTM 負重機構改善即將開始, 可能參考機器手臂 or CNC 換刀系統來與UTM做結合.
http://www.expo21xx.com/…/15461_st3_tools-proce…/default.htm

有興趣的夥伴 or有經驗者, 歡迎指導~
原本UTM強力磁鐵負重 0.8KG, 期待改良後可以達 10KG.

Farmbot 的 UTM: ABCD 4個接點,分別接在以下的標示-- 6/21 farmbot V4.0.0 更新 UTM ABCD順序如下, AB 兩點對調, 要用UTM device也要注意它的順序, 因為AB為 + - .

(已update到共筆)
https://paper.dropbox.com/…/FBTUG-FarmBot-UTM-JSJ8u0eW0YPQ8…

增加一個 T01 command 來測量土壤濕度.
Txx command 之後會拿來做offline 測試用.

# 目的 :
因為UTM Soil Sensor須要連接 UTM才能做偵測, 所以做了一個off-line 機制, 方便由 arduino 去下command 調整.

# 使用方式 :
1. 校正土壤水份偵測器,取得高低值並填入EEPROM
"F42 P59 M1\n" : 用Soil Sensor量測空氣, 並下此Cmd.
"F22 P302 V518" : 把取得的數值寫到P302 (ex:518)
"F42 P59 M1\n" : 用Soil Sensor量測水, 並下此Cmd.
"F22 P303 V250" : 把取得的數值寫到P303 (ex:250)

2. 下T01 command 來打開 timer3 event 去測量土壤濕度.
V1/V0: 是模擬UTM接觸或打開
"T01 V1\n" : Watching the Soil Sensor(%)
"T01 V0\n" : Close the Soil Sensor(%)

# Code
Code 已commit github: