Robot agrícola

Robot utilizado para fines agrícolas

Un robot agrícola es un robot que se utiliza con fines agrícolas . El principal ámbito de aplicación de los robots en la agricultura actual es la fase de cosecha . Las aplicaciones emergentes de los robots o drones en la agricultura incluyen el control de malezas , ^{[1] [2] [3]} la siembra de nubes , ^[4] la plantación de semillas, la cosecha, el control ambiental y el análisis del suelo. ^{[5] [6]} Según Verified Market Research, se espera que el mercado de robots agrícolas alcance los 11.580 millones de dólares en 2025. ^[7]

General

Los robots recolectores de frutas , los tractores /pulverizadores sin conductor y los robots para esquilar ovejas están diseñados para reemplazar el trabajo humano . En la mayoría de los casos, se deben considerar muchos factores (por ejemplo, el tamaño y el color de la fruta que se va a recolectar) antes de comenzar una tarea. Los robots se pueden utilizar para otras tareas hortícolas , como podar , desmalezar , fumigar y monitorear. Los robots también se pueden utilizar en aplicaciones ganaderas (robótica ganadera), como ordeño automático , lavado y castración. Los robots como estos tienen muchos beneficios para la industria agrícola, incluida una mayor calidad de productos frescos, menores costos de producción y una menor necesidad de mano de obra. ^[8] También se pueden utilizar para automatizar tareas manuales, como fumigar malezas o helechos, donde el uso de tractores y otros vehículos operados por humanos es demasiado peligroso para los operadores. ^{[ cita requerida ]}

Diseños

El diseño mecánico consta de un efector final, un manipulador y una pinza. Se deben tener en cuenta varios factores en el diseño del manipulador , incluida la tarea, la eficiencia económica y los movimientos necesarios. El efector final influye en el valor de mercado de la fruta y el diseño de la pinza se basa en el cultivo que se está cosechando. ^{[ cita requerida ]}

Efector final

Un efector final en un robot agrícola es el dispositivo que se encuentra al final del brazo robótico y que se utiliza para diversas operaciones agrícolas. Se han desarrollado varios tipos diferentes de efectores finales. En una operación agrícola relacionada con las uvas en Japón , los efectores finales se utilizan para cosechar, ralear las bayas, rociar y embolsar. Cada uno de ellos se diseñó de acuerdo con la naturaleza de la tarea y la forma y el tamaño de la fruta de destino. Por ejemplo, los efectores finales utilizados para la cosecha se diseñaron para agarrar, cortar y empujar los racimos de uvas. ^{[ cita requerida ]}

El aclareo de las bayas es otra operación que se realiza en las uvas y se utiliza para mejorar el valor de mercado de las uvas, aumentar el tamaño de las uvas y facilitar el proceso de agrupamiento. Para el aclareo de las bayas, un efector final consta de una parte superior, media e inferior. La parte superior tiene dos placas y una goma que se puede abrir y cerrar. Las dos placas comprimen las uvas para cortar las ramas del raquis y extraer el racimo de uvas. La parte media contiene una placa de agujas, un resorte de compresión y otra placa que tiene agujeros repartidos por toda su superficie. Cuando las dos placas se comprimen, las agujas perforan agujeros en las uvas. A continuación, la parte inferior tiene un dispositivo de corte que puede cortar el racimo para estandarizar su longitud.

Para la pulverización, el efector final consiste en una boquilla de pulverización que está conectada a un manipulador. En la práctica, los productores quieren asegurarse de que el líquido químico se distribuya uniformemente en el racimo. Por lo tanto, el diseño permite una distribución uniforme del producto químico haciendo que la boquilla se mueva a una velocidad constante mientras mantiene la distancia del objetivo.

El paso final en la producción de uvas es el proceso de embolsado. El efector final de embolsado está diseñado con un alimentador de bolsas y dos dedos mecánicos. En el proceso de embolsado, el alimentador de bolsas está compuesto por ranuras que suministran bolsas continuamente a los dedos en un movimiento hacia arriba y hacia abajo. Mientras la bolsa se alimenta a los dedos, dos resortes de láminas que se encuentran en el extremo superior de la bolsa la mantienen abierta. Las bolsas se producen para contener las uvas en racimos. Una vez que se completa el proceso de embolsado, los dedos se abren y liberan la bolsa. Esto cierra los resortes de láminas, que sellan la bolsa y evitan que se abra nuevamente. ^[9]

Pinza

La pinza es un dispositivo de agarre que se utiliza para cosechar el cultivo de destino. El diseño de la pinza se basa en la simplicidad, el bajo costo y la eficacia. Por lo tanto, el diseño generalmente consta de dos dedos mecánicos que pueden moverse en sincronía al realizar su tarea. Los detalles del diseño dependen de la tarea que se esté realizando. Por ejemplo, en un procedimiento que requería cortar plantas para la cosecha, la pinza estaba equipada con una cuchilla afilada.

Manipulador

El manipulador permite que la pinza y el efector final naveguen por su entorno. El manipulador consta de enlaces paralelos de cuatro barras que mantienen la posición y la altura de la pinza. El manipulador también puede utilizar uno, dos o tres actuadores neumáticos . Los actuadores neumáticos son motores que producen movimiento lineal y rotatorio al convertir aire comprimido en energía . El actuador neumático es el actuador más eficaz para los robots agrícolas debido a su alta relación potencia-peso. El diseño más rentable para el manipulador es la configuración de actuador único, aunque esta es la opción menos flexible. ^[10]

Desarrollo

El primer desarrollo de la robótica en la agricultura se remonta a la década de 1920, cuando la investigación para incorporar la guía automática de vehículos a la agricultura comenzó a tomar forma. ^[11] Esta investigación condujo a los avances de los vehículos agrícolas autónomos entre las décadas de 1950 y 1960. ^[11] Sin embargo, el concepto no era perfecto, ya que los vehículos aún necesitaban un sistema de cables para guiar su camino. ^[11] Los robots en la agricultura continuaron desarrollándose a medida que las tecnologías en otros sectores también comenzaron a desarrollarse. No fue hasta la década de 1980, tras el desarrollo de la computadora, que la guía por visión artificial se hizo posible. ^[11]

Otros avances a lo largo de los años incluyeron la cosecha de naranjas utilizando un robot tanto en Francia como en los EE. UU. ^{[11] [12]}

Si bien los robots se han incorporado a entornos industriales interiores durante décadas, los robots para uso en exteriores en la agricultura se consideran más complejos y difíciles de desarrollar. ^{[ cita requerida ]} Esto se debe a preocupaciones sobre la seguridad, pero también sobre la complejidad de la recolección de cultivos sujeta a diferentes factores ambientales e imprevisibilidad. ^[13]

Demanda en el mercado

Existe preocupación por la cantidad de mano de obra que necesita el sector agrícola. Con una población que envejece, Japón no puede satisfacer las demandas del mercado laboral agrícola. ^[13] De manera similar, Estados Unidos depende actualmente de una gran cantidad de trabajadores inmigrantes, pero entre la disminución de los trabajadores agrícolas estacionales y el aumento de los esfuerzos del gobierno para detener la inmigración, ellos también son incapaces de satisfacer la demanda. ^{[13] [14]} Las empresas a menudo se ven obligadas a dejar que los cultivos se pudran debido a la incapacidad de recogerlos todos al final de la temporada. ^[13] Además, existe preocupación por la creciente población que necesitará ser alimentada en los próximos años. ^{[13] [15]} Debido a esto, existe un gran deseo de mejorar la maquinaria agrícola para que sea más rentable y viable para su uso continuo. ^[13]

Aplicaciones y tendencias actuales

Tractor no tripulado "Uralets-224"

Gran parte de la investigación actual sigue trabajando en pos de los vehículos agrícolas autónomos. Esta investigación se basa en los avances logrados en los sistemas de asistencia al conductor y los automóviles autónomos . ^[14]

Aunque los robots ya se han incorporado en muchas áreas del trabajo agrícola, todavía están muy ausentes en la cosecha de diversos cultivos. Esto ha comenzado a cambiar a medida que las empresas comienzan a desarrollar robots que realizan tareas más específicas en la granja. La mayor preocupación sobre los robots que cosechan cultivos proviene de la cosecha de cultivos blandos como las fresas, que pueden dañarse fácilmente o perderse por completo. ^{[13] [14]} A pesar de estas preocupaciones, se están logrando avances en esta área. Según Gary Wishnatzki, cofundador de Harvest Croo Robotics, uno de sus recolectores de fresas que actualmente se está probando en Florida puede "cosechar un campo de 25 acres en solo tres días y reemplazar a un equipo de aproximadamente 30 trabajadores agrícolas". ^[14] Se están logrando avances similares en la cosecha de manzanas, uvas y otros cultivos. ^{[12] [14] [15]} En el caso de los robots recolectores de manzanas, los desarrollos actuales han sido demasiado lentos para ser comercialmente viables. Los robots modernos pueden cosechar manzanas a un ritmo de una cada cinco a diez segundos, mientras que el ser humano promedio cosecha a un ritmo de una por segundo. ^[16]

Otro objetivo que se han marcado las empresas agrícolas es la recopilación de datos . ^[15] Existe una creciente preocupación por el crecimiento de la población y la disminución de la mano de obra disponible para alimentarla. ^{[13] [15]} La recopilación de datos se está desarrollando como una forma de aumentar la productividad en las granjas. ^[15] AgriData está desarrollando actualmente una nueva tecnología para hacer precisamente esto y ayudar a los agricultores a determinar mejor el mejor momento para cosechar sus cultivos escaneando los árboles frutales. ^[15]

Aplicaciones

Los robots tienen muchos campos de aplicación en la agricultura. Algunos ejemplos y prototipos de robots incluyen el robot ordeñador Merlin, Rosphere, ^{[ aclaración necesaria ]} Harvest Automation , ^{[ aclaración necesaria ]} Orange Harvester, lechuga bot, ^{[ aclaración necesaria ] [17]} y desmalezadora.

Según David Gardner, director ejecutivo de la Royal Agricultural Society of England, un robot puede completar una tarea complicada si es repetitiva y se le permite permanecer sentado en un solo lugar. Además, los robots que trabajan en tareas repetitivas (por ejemplo, ordeñar) cumplen su función de acuerdo con un estándar consistente y particular. ^{[18] [ se necesita una mejor fuente ]}

• Un ejemplo de uso a gran ^{escala de robots en la agricultura es el robot lechero, que está muy} extendido en las granjas lecheras británicas debido a su eficiencia y a que no requiere desplazamientos. ^{[ cita requerida ]}
• Otro campo de aplicación es la horticultura . Una aplicación hortícola es el desarrollo del RV100 por Harvest Automation Inc. El RV 100 está diseñado para transportar plantas en macetas en un invernadero o en un entorno al aire libre. Las funciones del RV100 en el manejo y la organización de plantas en macetas incluyen capacidades de espaciado, recolección y consolidación. Los beneficios de usar el RV100 para esta tarea incluyen una alta precisión de colocación, función autónoma en exteriores e interiores y costos de producción reducidos . ^[19]

Los beneficios de muchas aplicaciones pueden incluir beneficios ambientales y ecosistémicos y menores costos de mano de obra ^[20] (lo que puede traducirse en menores costos de los alimentos), ^[21] lo que puede ser de especial importancia para la producción de alimentos en regiones donde hay escasez de mano de obra ^[21] (ver arriba) o donde la mano de obra es relativamente cara. Los beneficios también incluyen las ventajas generales de la automatización, como en términos de productividad/disponibilidad ^[21] y mayor disponibilidad de recursos humanos para otras tareas o, por ejemplo, hacer que el trabajo sea más atractivo.

Ejemplos y otras aplicaciones

• Control de malezas mediante láser (por ejemplo, LaserWeeder de Carbon Robotics) ^{[20] [22]}
• Robots de agricultura de precisión que aplican pequeñas cantidades de herbicidas y fertilizantes con precisión mientras mapean las ubicaciones de las plantas ^{[22] [23]}
• Los robots de selección están en desarrollo ^[21]
• Vinobot y Vinoculer ^{[24] [25] [26]}
• AgBot de la LSU ^{[27] [28]}
• Burro, un robot transportador y seguidor de caminos con potencial para expandirse a la recolección y la fitopatología ^[29]
• Harvest Automation es una empresa fundada por ex empleados de iRobot para desarrollar robots para invernaderos ^[30]
• Root AI ha creado un robot recolector de tomates para su uso en invernaderos ^{[31] [32]}
• Robot recolector de fresas de Robotic Harvesting ^[33] y Agrobot ^[34]
• Small Robot Company ha desarrollado una gama de pequeños robots agrícolas, cada uno de ellos centrado en una tarea concreta (desmalezar, pulverizar, perforar agujeros, ...) y controlados por un sistema de IA ^[35].
• Agrocultura ^[36]
• ecoRobotix ha creado un robot pulverizador y desmalezador alimentado con energía solar ^[37]
• Blue River Technology ha desarrollado un implemento agrícola para un tractor que solo rocía las plantas que requieren pulverización, lo que reduce el uso de herbicidas en un 90% ^{[38] [39]}
• Cortadora de pendientes de última generación Casmobot ^[40]
• Fieldrobot Event es una competición de robótica agrícola móvil ^[41]
• HortiBot: un robot cuidador de plantas ^[42]
• Lettuce Bot - Eliminación orgánica de malezas y aclareo de lechugas ^[43]
• Robot para plantar arroz desarrollado por el Centro Nacional de Investigación Agrícola de Japón ^[44]
• ROS Agriculture: software de código abierto para robots agrícolas que utiliza el sistema operativo Robot ^[45]
• El robot autónomo IBEX para pulverizar malas hierbas en terrenos extremos, en desarrollo ^[46]
• FarmBot , ^[47] Agricultura CNC de código abierto ^[48]
• VAE, que está siendo desarrollado por una empresa emergente de tecnología agrícola argentina, tiene como objetivo convertirse en una plataforma universal para múltiples aplicaciones agrícolas, desde la pulverización de precisión hasta el manejo del ganado. ^[49]
• ACFR RIPPA: para pulverización localizada ^[3]
• SwagBot de ACFR ; para el monitoreo del ganado
• ACFR Digital Farmhand: para fumigar, desmalezar y sembrar ^[50]
• Thorvald: un robot agrícola autónomo modular multipropósito desarrollado por Saga Robotics. ^[51]

Véase también

• Portal de agricultura

• Agricultura electrónica
• Visión artificial
• Drones agrícolas

Referencias

1. Cousins, David (24 de febrero de 2016). "El robot pulverizador autónomo Ibex ayuda a los agricultores a afrontar las colinas de forma segura". Farmers Weekly . Consultado el 22 de marzo de 2016 .
2. Ackerman, Evan (12 de noviembre de 2015). "El robot gigante de Bosch puede golpear hasta matar las malas hierbas". IEEE .
3. "Nuestros robots". ACFR Confluence . Archivado desde el original el 9 de mayo de 2020. Consultado el 9 de agosto de 2016 .
4. Craft, Andrew (1 de marzo de 2017). "Hacer llover: los drones podrían ser el futuro de la siembra de nubes". Fox News . Consultado el 24 de mayo de 2017 .
5. Anderson, Chris. "Cómo llegaron los drones a tu granja local". MIT Technology Review. Archivado desde el original el 7 de marzo de 2017. Consultado el 24 de mayo de 2017 .
6. Mazur, Michal (20 de julio de 2016). "Seis formas en que los drones están revolucionando la agricultura". MIT Technology Review . Consultado el 24 de mayo de 2017 .
7. Tamaño del mercado mundial de robots agrícolas por tipo (tractores sin conductor, máquinas cosechadoras automatizadas, otros), por aplicación (agricultura de campo, gestión de productos lácteos, agricultura de interior, otros) por alcance geográfico y pronóstico (informe). Investigación de mercado verificada. Septiembre de 2018. 3426.
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Enlaces externos

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