La robótica está transformando el campo. Los cultivos ya cuentan con una importante presencia de robots que se encargan de distintas tareas para optimizar la producción, como eliminar la maleza sin usar pesticidas o dispersar semillas. Ahora, un proyecto español busca reemplazar estas máquinas por coches eléctricos automatizados capaces de realizar labores agrícolas.
Un equipo del Centro de Automática y Robótica (CAR), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Politécnica de Madrid, ha conseguido automatizar por completo un coche eléctrico comercial, un Renault Twizy, para convertirlo en una plataforma autónoma de inspección de cultivos capaz de detectar plagas o estimar cosechas.
La monitorización efectiva de cultivos es vital para maximizar el rendimiento agrícola, mejorar la calidad de las cosechas y reducir los costos operativos. Aunque los robots han surgido como una alternativa más precisa a las inspecciones manuales, cuentan con limitaciones en cuanto a autonomía y confiabilidad; una brecha que este proyecto busca reducir.
"Un coche de inspección"
El equipo del CSIC se dedica a la inteligencia artificial (IA) y robótica para el desarrollo de soluciones para situaciones complejas. "Desde hace años tratamos temas relacionados con la agricultura porque nos dan unos problemas que nos permiten desarrollar todas estas tecnologías para luego aplicarlas", afirma Ángela Ribeiro, investigadora del CSIC que ha liderado este trabajo, a EL ESPAÑOL - Omicrono.
Dentro de la agricultura, a los investigadores les interesan "los temas relacionados con las plagas, como su detección temprana y su tratamiento". Así surgió la idea de automatizar un vehículo comercial para "usarlo como coche de inspección en hortícolas o viñedos, donde ya los hemos probado con muy buenos resultados".
Prueba de campo del vehículo eléctrico automatizado por el CSIC.
El proyecto del CSIC, descrito en la revista Smart Agricultural Technology, ha consistido en convertir un Renault Twizy en un vehículo agrícola autónomo. Un modelo que es "totalmente eléctrico, robusto y tiene una autonomía de 80 kilómetros, por lo que puede recorrer muchas hectáreas", y que ha sido modificado con un sistema que permite controlar la dirección, el freno y el acelerador sin intervención humana.
Ribeiro explica que para robotizar el coche han incorporado un sistema de control distribuido sobre bus CAN, que es una tecnología que permite que los dispositivos se comuniquen entre sí dentro del vehículo sin necesidad de un ordenador central. Una tecnología que "se puede adaptar a cualquier coche eléctrico".
Este sistema interconecta los módulos de dirección, aceleración y frenado para dirigir el coche sin intervención humana. Los investigadores lograron sustituir los controles mecánicos tradicionales, como el acelerador o los frenos, por sistemas electrónicos, como diferentes sensores.
"El coche tiene un ordenador a bordo que recibe una planificación de por dónde se tiene que mover y este planifica el movimiento siguiendo dicho plan. También cuenta con sensores y receptores GNSS de alta precisión para saber dónde está, dónde se encuentra y a qué dirección va", explica Ribeiro.
El vehículo eléctrico automatizado por el CSIC.
También se han añadido sensores de otro tipo, como unos que permiten "tener un conocimiento mínimo del entorno para generar un comportamiento de resolución de problemas si se encuentra, por ejemplo, un obstáculo" y otros pensados en la seguridad.
"Aunque no es un coche de grandes dimensiones y va a muy poca velocidad —por debajo de los 3 km/h—, tiene sensores que permiten detectar un fallo de aumento de velocidad o si se sale de la ruta planificada, que es potencialmente peligroso. Y, en esos casos, sirven para detener el vehículo", indica la investigadora.
Además de todo ello, el vehículo modificado por el equipo del CSIC incluye igualmente controladores que emplean algoritmos de lógica difusa para imitar el razonamiento humano en la conducción de un vehículo. "Hemos cambiado igualmente las ruedas y le hemos integrado dirección asistida", indica Ribeiro.
Detecta plagas y estima cosechas
Una vez automatizado el coche eléctrico, teniendo la posibilidad de enviarle una ruta y que él vaya moviéndose, los investigadores le han añadido "todo lo necesario para que haga su tarea, que es la detección de plagas". Y ¿cómo lo hace?
Prueba de campo del vehículo eléctrico automatizado por el CSIC.
El vehículo cuenta con varias cámaras dependiendo del tipo de cultivo y va recogiendo imágenes para obtener información y detectar las plagas. "También puede estimar la cosecha al discriminar mediante algoritmos de inteligencia artificial, entrenados para ello,el racimo de uva sobre la hoja", explica Ángela Ribeiro.
Es decir, "con esa discriminación y haciendo una proyección de lo que no ves en función de las imágenes que capta el vehículo, el agricultor puede tener una idea de la cosecha que tiene". La investigadora resalta que se trata de "un coche de inspección, por lo que no está preparado para hacer nada más".
La idea de los investigadores es que estos vehículos funcionen "en formato flota". Es decir, que haya varios de ellos en marcha en la explotación y mientras unos capturan imágenes que el ordenador a bordo analiza para decidir si hay que ir a tratar el cultivo o no, otros robots realizarían el tratamiento en aquellas zonas asignadas.
"Al final lo que tienes es un conjunto de robots heterogéneos, unos dedicados a una cosa y otros, a otra, y cada uno va funcionando en función de las necesidades que se tienen. Uno recogerá imágenes y otro llevará la velocidad necesaria para que la pulverización sea efectiva", explica la investigadora del CSIC.
El vehículo eléctrico automatizado junto con robots en una prueba de campo.
Tras una fase de validación en pista, el coche ya se ha probado con éxito en viñedos experimentales en Arganda del Rey (Madrid) y, posteriormente, en viñedos comerciales de la bodega Terras Gauda (Pontevedra), demostrando su capacidad para navegar de forma autónoma entre hileras de vid y realizar maniobras de giro entre calles sin intervención humana.
Una alternativa real
Las características del vehículo y los resultados demostrados en las pruebas demuestran que es una herramienta idónea para la monitorización de cultivos, detección de plagas o estimación de cosechas; y una alternativa real a los robots en el campo.
Prueba de campo del vehículo eléctrico automatizado por el CSIC.
"Queríamos demostrar que el Renault Twizy es una opción viable. El coche cuesta 11.000 euros, frente a los 40.000 euros de los robots. Además, al ser un coche hecho para el consumo, es muchísimo más robusto y la optimización no es cara", afirma Ángela Ribeiro.
La investigadora también destaca que el automóvil "tiene una autonomía de 80 kilómetros, frente a las 8 horas de los robots", y que hay una cosa que le gustó mucho de elegir el Renault Twizy: "solamente se fabrica en España, concretamente en Valladolid".
La automatización del coche también ofrece una serie de ventajas al agricultor, según explica la investigadora. Por ejemplo, "está vigilando continuamente por lo que si hay enfermedades o plagas, se detectan de forma muy temprana y el tratamiento se hace solamente en ellas, siendo más barato y eficaz".
Ribeiro concluye señalando que las plagas, al igual que las vacunas, si se tratan cuando no es necesario y en zonas donde no se necesitan, "al final están produciendo resistencias. Todo este tratamiento de precisión solamente se puede realizar con tecnologías de este tipo".