Robótica aplicada a la Agricultura

1. Robótica aplicada a la Agricultura Lic. Gonzalo Zabala CAETI Facultad de Tecnología Informática Universidad Abierta Interamericana

2. Arándanos

3. Agricultura de Precisión

4. ¿Qué es? • Aplicación de la tecnología a las actividades agrícolas para adecuar el manejo de suelos y cultivos a la variabilidad dentro de un lote. • Procesamiento de grandes volúmenes de información para la toma de decisiones.

5. Objetivos • Producción intensiva • Bajo uso de mano de obra no calificada • Aprovechamiento máximo de recursos e insumos • Procesamiento de información histórica para toma de decisiones • Manejar la variabilidad

6. Variabilidad • Natural: topografía, génesis del suelo, etc. • Aleatoria: precipitaciones, cambios climáticos. • Inducida: fertilización, rotaciones, control de plagas, etc.

7. Temas de investigación de la AP • Sistemas de Posicionamiento • Monitoreo de Rendimiento • Manejo Sitio Específico de Insumos • Ensayos a campo • Banderillero satelital • Software • Percepción remota

8. Sistemas de posicionamiento globales • GPS • DGPS: GPS con corrección diferencial desde tierra mediante triangulación. • Mayor precisión • Costo alto

9. Monitoreo de rendimiento • Permite almacenar la información del producto obtenido por las cosechadoras. • Sensores: • Humedad • Proteínas • Plagas • Clasificadores automáticos

10. Manejo Sitio Específico de Insumos • Ajusta la dosis de insumos (siembra, fertilización, fumigación) según información en tiempo real o mapas previos. • Tiempo real: • Velocidad del tractor en el sembrado. • Mapas previos: • Información de cosechas previos, de sensores instalados en los lotes, etc.

11. Manejo Sitio Específico de Insumos

12. Ensayos a campo • Aplicación del método científico al estudio de las variables de la actividad agrícola • Uso de herramientas de tomas de datos

13. Banderillero satelital • Guías “en tierra” comunicados por GPS que sirven para que los equipos realicen determinadas trayectorias. • Diferentes niveles de complejidad. • Uso en: • Cosechadoras • Pulverizadoras • Aviones fumigadores

14. Software • Procesamiento de la información tomada por monitores • Sistemas de información geográfica: • Aplica los datos ingresados a una referencia espacial • Comunicación con los otros aspectos de la AP para modificación en tiempo real del comportamiento del dispositivo • Dificultad: idioma y no adaptación automática a los problemas locales. • Sistemas de Data Mining

15. Software

16. Percepción remota • Obtención de información mediante sensores que no están en contacto directo con el objeto • Imágenes satelitales • Fotografía de aviones • Sensores sobre los dispositivos móviles

17. Robótica aplicada

18. Dispositivos autónomos • Dispositivos: • Segadoras • Cosechadoras • Fumigadoras • Control completamente autónomo o semiautónomo • Ubicación por: • GPS: posición gruesa • Balizas: posición fina • Sistemas de visión: evasión de obstáculos; toma de decisiones • Problemas: • Alta complejidad • Peligro de errores • Ambiente altamente uniforme • Videos

19. Sistemas de control para cultivos intensivos • Riego por goteo o altamente controlado • Invernaderos automatizados • Dosis de fertilizantes y pesticidas en el riego por goteo • Control constante de variables mediante sensores: • Humedad • Temperatura • Calidad del cultivo • Minerales en tierra • Con imágenes satelitales es aplicable a extensiones mayores, con menos precisión

20. Procesamiento de imágenes satelitales • Permite investigar conjunto de variables del cultivo: • Calidad del cultivo • Estado de humedad de la tierra • Efectividad del sembrado • Toma de datos para control de siembra

21. Seguridad • Detección de movimiento y de presencia humana en largas extensiones • Cámaras inalámbricas robotizadas (cámaras ip convencionales con mecanismos de rotación), permiten cubrir zonas críticas del campo • Bajo consumo alimentado por energía solar (en proyecto) • Sistemas de grabación digital que toma los momentos críticos y permite monitoreo a distancia

22. Comportamiento colaborativo • Conjunto de dispositivos actuando en forma autónoma con un objetivo común • Definición de acciones atómicas, roles y estrategias • Optimización del uso de herramientas autónomas para el cultivo

23. Ejemplos de John Deere • Greenstar: sistema de movimiento autónomo en recorridos rectos. Mantiene velocidad constante y sigue una línea imaginaria. • Gator: tractor completamente autónomo. Puede ser controlado en forma remota. • Starfire: GPS con precisión de 2 cms. • Autotrac: sistema automático de generación de mapas de recorrido sobre Greenstar.

24. Problemas • Miedo a lo desconocido • Curva de recuperación de la inversión afectada por el rendimiento real de los campos (depende de muchas variables ajenas a la tecnología) • Eliminación de mano de obra no calificada • Preparación de mano de obra calificada • Bajo presupuesto en investigación • Todavía la tierra tiene alto rendimiento sin tecnología

25. Aplicaciones de nuestras investigaciones en la Agricultura

26. Procesamiento de imágenes • Visión global: aplicable a procesamiento satelital • Visión local: aplicable a procesamiento de imágenes en cámaras instaladas en el campo, o determinación de calidad por imagen

27. Navegación • Dispositivos autónomos con comportamiento similar a los vehículos de ruedas laterales • Planificación de trayectorias en ambientes dinámicos • Detección de obstáculos

28. Comportamiento colaborativo • Framework para la modelización de comportamientos colaborativos: • Comportamiento atómico • Rol • Estrategia • Sistemas de aprendizaje

29. Vínculos de interés • www.agriculturadeprecision.org • http://www.deere.com • http://www.rec.ri.cmu.edu/projects/demeter/

30. Para más información • www.caeti.uai.edu.ar/gidra • gonzalo.zabala@vaneduc.edu.ar