robot agrícola

Robot implementado con fines agrícolas

Robot agrícola autónomo

Un robot agrícola es un robot desplegado con fines agrícolas . El principal ámbito de aplicación de los robots en la agricultura actual es la fase de cosecha . Las aplicaciones emergentes de robots o drones en la agricultura incluyen el control de malezas , ^{[1] [2] [3]} siembra de nubes , ^[4] plantación de semillas, cosecha, monitoreo ambiental y análisis de suelos. ^{[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 esquiladores de 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 recoger) antes de comenzar una tarea. Los robots se pueden utilizar para otras tareas hortícolas como poda , deshierbe , fumigación y seguimiento. Los robots también se pueden utilizar en aplicaciones ganaderas (robótica ganadera) como ordeño , lavado y castración automáticos. 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 la fumigación de malezas o helechos, donde el uso de tractores y otros vehículos operados por humanos es demasiado peligroso para los operadores. ^{[ cita necesaria ]}

Diseños

robot de trabajo de campo

El diseño mecánico consta de un efector final, un manipulador y una pinza. Se deben considerar varios factores en el diseño del manipulador , incluida la tarea, la eficiencia económica y los movimientos requeridos. 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 necesaria ]}

efector final

Un efector final en un robot agrícola es el dispositivo que se encuentra al final del brazo robótico , utilizado para diversas operaciones agrícolas. Se han desarrollado varios tipos diferentes de efectores finales. En una operación agrícola con uvas en Japón , los efectores finales se utilizan para la cosecha, el raleo de las bayas, la pulverización y el embolsado. Cada uno fue diseñado de acuerdo con la naturaleza de la tarea y la forma y tamaño de la fruta objetivo. Por ejemplo, los efectores finales utilizados para la cosecha fueron diseñados para agarrar, cortar y empujar los racimos de uvas. ^{[ cita necesaria ]}

El aclareo de bayas es otra operación que se realiza sobre las uvas y se utiliza para realzar el valor de mercado de las uvas, aumentar el tamaño de las uvas y facilitar el proceso de racimo. Para el raleo de 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 la uva para cortar las ramas del raquis y extraer el racimo. La parte central contiene una placa de agujas, un resorte de compresión y otra placa que tiene agujeros repartidos por su superficie. Cuando las dos placas se comprimen, las agujas perforan las uvas. A continuación, la parte inferior dispone de un dispositivo de corte que permite cortar el racimo para estandarizar su longitud.

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

El último paso en la producción de uva es el proceso de ensacado. El efector final de ensacado está diseñado con un alimentador de bolsas y dos dedos mecánicos. En el proceso de ensacado, el alimentador de bolsas se compone de ranuras que suministran bolsas continuamente a los dedos en un movimiento hacia arriba y hacia abajo. Mientras la bolsa se introduce en los dedos, dos ballestas ubicadas en el extremo superior de la bolsa mantienen la bolsa abierta. Las bolsas se fabrican para contener la uva en racimos. Una vez completado el proceso de embolsado, los dedos se abren y liberan la bolsa. Esto cierra las ballestas, 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 objetivo. El diseño de la pinza se basa en la simplicidad, el bajo coste y la eficacia. Así, el diseño suele constar de dos dedos mecánicos que son capaces de 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 cosecharlas, 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 giratorio al convertir el aire comprimido en energía . El actuador neumático es el actuador más eficaz para robots agrícolas debido a su alta relación potencia-peso. El diseño más rentable para el manipulador es la configuración de un solo actuador, aunque ésta es la opción menos flexible. ^[10]

Desarrollo

El primer desarrollo de la robótica en la agricultura se remonta a la década de 1920, cuando comenzaron a tomar forma las investigaciones para incorporar el guiado automático de vehículos en la agricultura. ^[11] Esta investigación condujo a los avances entre los años 1950 y 1960 de los vehículos agrícolas autónomos. ^[11] Sin embargo, el concepto no era perfecto, ya que los vehículos todavía 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 comenzaron a desarrollarse también. 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 Estados Unidos. ^{[11] [12]}

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

Demanda en el mercado

Existen preocupaciones sobre la cantidad de mano de obra que necesita el sector agrícola. Con una población que envejece, Japón es incapaz de satisfacer las demandas del mercado laboral agrícola. ^[13] De manera similar, Estados Unidos depende actualmente de un gran número de trabajadores inmigrantes, pero entre la disminución de trabajadores agrícolas estacionales y los mayores esfuerzos del gobierno para detener la inmigración, ellos tampoco pueden satisfacer la demanda. ^{[13] [14]} Las empresas a menudo se ven obligadas a dejar que los cultivos se pudran debido a la imposibilidad de recolectarlos todos al final de la temporada. ^[13] Además, existen preocupaciones sobre 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 hacerla más rentable y viable para su uso continuo. ^[13]

Aplicaciones y tendencias actuales

Tractor no tripulado "Uralets-224"

Gran parte de la investigación actual continúa trabajando hacia vehículos agrícolas autónomos. Esta investigación se basa en los avances realizados en los sistemas de asistencia al conductor y los vehículos autónomos . ^[14]

Si bien los robots ya se han incorporado en muchas áreas del trabajo agrícola, todavía faltan en gran medida en la cosecha de diversos cultivos. Esto ha comenzado a cambiar a medida que las empresas comienzan a desarrollar robots que completan 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 se están probando actualmente en Florida puede "recoger un campo de 25 acres en sólo tres días y reemplazar a un equipo de unos 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 una por segundo. ^[dieciséis]

Otro objetivo de 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 alimentarlos. ^{[13] [15]} La recopilación de datos se está desarrollando como una forma de aumentar la productividad en las granjas. ^[15] AgriData actualmente está desarrollando nueva tecnología para hacer justamente esto y ayudar a los agricultores a determinar mejor el mejor momento para cosechar sus cultivos escaneando árboles frutales. ^[15]

Aplicaciones

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

Según David Gardner, director ejecutivo de la Real Sociedad Agrícola de Inglaterra, un robot puede completar una tarea complicada si es repetitiva y se le permite sentarse en un solo lugar. Además, los robots que realizan tareas repetitivas (por ejemplo, el ordeño) cumplen su función de forma coherente y específica. ^{[18] [ se necesita una mejor fuente ]}

• Un caso ^{[ se necesita más explicación ]} de uso a gran escala de robots en la agricultura es el robot de leche. Está muy extendido entre las granjas lecheras británicas debido a su eficiencia y a que no es necesario desplazarse. ^{[ cita necesaria ]}
• 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 al aire libre. Las funciones del RV100 en el manejo y organización de plantas en macetas incluyen capacidades de espaciamiento, recolección y consolidación. Los beneficios de utilizar RV100 para esta tarea incluyen una alta precisión de colocación, función interior y exterior autónoma y costos de producción reducidos . ^[19]

Los beneficios de muchas aplicaciones pueden incluir beneficios ecosistémicos/ambientales y costos reducidos de mano de obra ^[20] (que pueden traducirse en costos reducidos de alimentos), ^[21] que pueden 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 una mayor disponibilidad de recursos humanos para otras tareas o, por ejemplo, hacer el trabajo 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 bajas cantidades de herbicidas y fertilizantes con precisión mientras mapean las ubicaciones de las plantas ^{[22] [23]}
• Se están desarrollando robots de recogida ^[21]
• Vinobot y Vinoculer ^{[24] [25] [26]}
• AgBot de LSU ^{[27] [28]}
• Burro, un robot de transporte y seguimiento 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 desarrolló una gama de pequeños robots agrícolas, cada uno de los cuales se centra en una tarea particular (desyerbar, fumigar, perforar agujeros,...) y está controlado por un sistema de inteligencia artificial ^[35].
• Agrocultura ^[36]
• ecoRobotix ha fabricado un robot de desmalezado y fumigación que funciona con energía solar ^[37]
• Blue River Technology ha desarrollado un implemento agrícola para un tractor que solo rocía plantas que requieren fumigación, reduciendo el uso de herbicidas en un 90% ^{[38] [39]}
• Cortacésped para pendientes Casmobot de última generación ^[40]
• Fieldrobot Event es una competición de robótica agrícola móvil ^[41]
• HortiBot: un robot de cuidado de plantas ^[42]
• Lettuce Bot: eliminación de malezas orgánicas y adelgazamiento de la lechuga ^[43]
• Robot de plantación de arroz desarrollado por el Centro Nacional de Investigación Agrícola de Japón ^[44]
• ROS Agriculture: software de código abierto para robots agrícolas que utilizan el sistema operativo del robot ^[45]
• El robot fumigador autónomo de malezas IBEX para terrenos extremos, en desarrollo ^[46]
• FarmBot , ^[47] Agricultura CNC de código abierto ^[48]
• VAE, desarrollado por una startup argentina de tecnología agrícola, apunta a convertirse en una plataforma universal para múltiples aplicaciones agrícolas, desde fumigación de precisión hasta manejo de ganado. ^[49]
• ACFR RIPPA: para pulverización puntual ^[50]
• ACFR SwagBot; para el seguimiento del ganado
• ACFR Digital Farmhand: para fumigar, desherbar y sembrar ^[51]
• Thorvald: un robot agrícola autónomo modular multipropósito desarrollado por Saga Robotics. ^[52]

Ver también

• Portal de agricultura

• e-agricultura
• Visión de máquina
• Drones agrícolas

Referencias

1. Primos, David (24 de febrero de 2016). "El robot pulverizador autónomo Ibex ayuda a los agricultores a afrontar las colinas de forma segura". Semanario de agricultores . Consultado el 22 de marzo de 2016 .
2. Ackerman, Evan (12 de noviembre de 2015). "El robot gigante de Bosch puede matar las malas hierbas". IEEE .
3. "Robots agrícolas en la Universidad de Sydney". 2016. 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 su granja local". Revisión de tecnología del MIT. 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". Revisión de tecnología del MIT . Consultado el 24 de mayo de 2017 .
7. Tamaño del mercado global de robots agrícolas por tipo (tractores sin conductor, máquinas cosechadoras automatizadas, otros), por aplicación (agricultura de campo, gestión de lácteos, agricultura de interior, otras) por alcance geográfico y pronóstico (informe). Investigación de mercado verificada. Septiembre de 2018. 3426.
8. Belton, Padraig (25 de noviembre de 2016). "En el futuro, ¿la agricultura estará completamente automatizada?". Noticias de la BBC . Consultado el 28 de noviembre de 2016 .
9. Monta, M.; Kondo, N.; Shibano, Y. (21 a 27 de mayo de 1995). "Robot Agrícola en Sistema de Producción de Uva". Actas de la Conferencia Internacional IEEE de 1995 sobre Robótica y Automatización . Conferencia Internacional IEEE sobre Robótica y Automatización. vol. 3. Nagoya: Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. págs. 2504-2509. doi :10.1109/ROBOT.1995.525635. ISBN 0-7803-1965-6.
10. Foglia, MM; Reina, G. (2006). "Robot agrícola para la recolección de achicoria" (PDF) . Revista de robótica de campo . 23 (6–7): 363–377. doi :10.1002/rob.20131. S2CID  31369744.
11. , S.; Akbarzadeh, NA; Bazargani, SS; Bazargani, SS; Bamizán, M.; Asl, Michigan (2013). "Robots autónomos para tareas agrícolas y asignación de explotaciones y tendencias futuras en robots agrícolas". Revista Internacional de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica . 13 (3): 1–6. CiteSeerX 10.1.1.418.3615 . 
12. Harrell, Roy (1987). "Análisis económico de la recolección robótica de cítricos en Florida". Transacciones de la ASAE . 30 (2): 298–304. doi :10.13031/2013.31943.
13. Dorfman, Jason (12 de diciembre de 2009). "Campos de la automatización". El economista . Consultado el 29 de mayo de 2018 .
14. Daniels, Jeff (8 de marzo de 2018). "Desde las fresas hasta las manzanas, una ola de robótica agrícola puede aliviar la escasez de mano de obra agrícola". CNBC . Consultado el 29 de mayo de 2018 .
15. Simon, Matt (31 de mayo de 2017). "Los robots que empuñan cuchillos de agua son el futuro de la agricultura". Cableado . Consultado el 29 de mayo de 2018 .
16. Bogue, Robert (1 de enero de 2016). "Robots preparados para revolucionar la agricultura". Robot industrial . 43 (5): 450–456. doi :10.1108/IR-05-2016-0142. ISSN  0143-991X.
17. Harvey, Fiona (9 de enero de 2014). "Los agricultores robóticos son el futuro de la agricultura, dice el gobierno". El guardián . Consultado el 30 de octubre de 2014 .
18. Jenkins, David (23 de septiembre de 2013). "Choque agrícola: cómo los agricultores robots se apoderarán de nuestros campos". Metro . Consultado el 30 de octubre de 2014 .
19. "Productos". Automatización de cosecha . 2016 . Consultado el 10 de noviembre de 2014 .
20. Papadopoulos, Loukia (21 de octubre de 2022). "Este nuevo robot agrícola utiliza láseres para matar 200.000 malas hierbas por hora". interesanteingeniería.com . Consultado el 17 de noviembre de 2022 .
21. Paqueta, Danielle. "Trabajadores agrícolas versus robots: ¿los recolectores de frutas del mañana estarán hechos de acero y tecnología?". El Correo de Washington . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
22. "Verdant Robotics lanza un robot agrícola de acción múltiple para una 'agricultura sobrehumana'". Noticias de robótica y automatización . 23 de febrero de 2022 . Consultado el 17 de noviembre de 2022 .
23. "Robots agrícolas Tom, Dick y Harry de Small Robot Company: los 200 mejores inventos de 2022". Tiempo . Consultado el 17 de noviembre de 2022 .
24. Shafiekhani, Ali; Kadam, Suhas; Fritschi, Félix B.; DeSouza, Guilherme N. (23 de enero de 2017). "Vinobot y Vinoculer: dos plataformas robóticas para el fenotipado de campo de alto rendimiento". Sensores . 17 (1): 214. Código Bib : 2017Senso..17..214S. doi : 10.3390/s17010214 . PMC 5298785 . PMID  28124976. 
25. Ledford, Heidi (26 de enero de 2017). "Los biólogos vegetales dan la bienvenida a sus amos robóticos". Naturaleza . 541 (7638): 445–446. Código Bib :2017Natur.541..445L. doi : 10.1038/541445a . PMID  28128274.
26. Universidad de Missouri-Columbia (28 de marzo de 2017). "Luchar contra el hambre en el mundo: la robótica ayuda en el estudio del maíz y la tolerancia a la sequía". Phys.org . Consultado el 26 de noviembre de 2017 .
27. "El robot multifunción AgBot funciona con el sol". pcmag.com . Archivado desde el original el 31 de marzo de 2012 . Consultado el 2 de abril de 2018 .
28. Piquepaille, Roland (25 de noviembre de 2008). "Un robot doméstico totalmente personalizable". ZDNet . Consultado el 2 de abril de 2018 .
29. • Kart, Jeff (9 de noviembre de 2018). "Burro Helper Robot aumenta la productividad de los empleados entre un 20% y un 30%". Forbes . Consultado el 1 de junio de 2022 .
    • Johnson, Khari (16 de febrero de 2022). "La difícil búsqueda de un robot que pueda recoger una fresa madura". Cableado . Consultado el 1 de junio de 2022 .
    • Johnson, Khari (5 de noviembre de 2021). "Estos robots te siguen para saber adónde ir". Cableado . Consultado el 1 de junio de 2022 .
    • "Robot autónomo de uva de mesa entre los nuevos productos de World Ag Expo". PortalFrutafresca.com . 2022-02-07 . Consultado el 1 de junio de 2022 .
30. "Harvest Automation Inc". www.harvestautomation.com . Consultado el 2 de abril de 2018 .
31. Shieber, Jonathan (8 de agosto de 2018). "Tus verduras serán recogidas por robots antes de lo que crees". TechCrunch .
32. "Presentación de la IA raíz". 8 de agosto de 2018.
33. "Cosecha robótica".
34. "Cosechadoras Robóticas | Agrobot | España".
35. "Cómo los pequeños robots pueden acabar con el tractor y hacer que la agricultura sea eficiente". Cableado .
36. "Proyectos de sembradoras y jardineras autónomas".
37. "ecoRobotix planea un robot de fumigación puntual para el control de malezas".
38. "Blue River See & Spray Tech reduce el uso de herbicidas en un 90%". Archivado desde el original el 22 de marzo de 2019 . Consultado el 22 de marzo de 2019 .
39. "Cómo la tecnología de Blue River podría cambiar la agricultura para siempre". 5 de agosto de 2017.
40. "Casmobot".
41. "El evento del robot de campo".
42. "HortiBot: un robot de cuidado de plantas".
43. "Ver y pulverizar máquinas agrícolas - Blue River Technology". Ver y pulverizar máquinas agrícolas - Blue River Technology . Consultado el 2 de abril de 2018 .
44. "Campos de la automatización". El economista .
45. "Agricultura ROS". Un ecosistema para empoderar a los agricultores con herramientas robóticas .
46. "El robot agrícola inicia pruebas en el Reino Unido". El ingeniero . 22 de febrero de 2016 . Consultado el 22 de marzo de 2016 .
47. "FarmBot: agricultura CNC de código abierto". farmbot.io . Consultado el 2 de abril de 2018 .
48. "El robot agrícola FarmBot DIY promete marcar el comienzo del futuro de la agricultura". tendencias digitales.com . 28 de julio de 2016 . Consultado el 2 de abril de 2018 .
49. "Presentaron un vehículo agrícola que robotiza la aplicación de agroquímicos" (en español) . Consultado el 7 de junio de 2018 .
50. "Robots ACFR". Archivado desde el original el 9 de mayo de 2020 . Consultado el 9 de agosto de 2016 .
51. "Robots agrícolas en la Universidad de Sydney". Sydney.edu.au . 2016.
52. "THORVALD - ROBOT MODULAR AUTÓNOMO QUE PRESTA SERVICIOS AGRÍCOLAS" . Consultado el 6 de septiembre de 2019 .

enlaces externos

Medios relacionados con robots agrícolas en Wikimedia Commons