Robot agrícola - Agricultural robot
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Un robot agrícola es un robot desplegado con fines agrícolas . La principal área de aplicación de los robots en la agricultura hoy en día se encuentra en la etapa de cosecha . Las aplicaciones emergentes de robots o drones en la agricultura incluyen el control de malezas , la siembra de nubes , la siembra de semillas, la cosecha, el monitoreo ambiental y el análisis de suelos. Según Verified Market Research , se espera que el mercado de robots agrícolas alcance los $ 11.58 mil millones para 2025.
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 recolectar) 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 el ordeño , el lavado y la 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. También se pueden usar para automatizar tareas manuales, como la fumigación de malezas o helechos, donde el uso de tractores y otros vehículos tripulados es demasiado peligroso para los operadores.
Diseños
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 recolectando.
Efectores finales
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 que involucra uvas en Japón , los efectores finales se utilizan para cosechar, aclarar las bayas, rociar y embolsar. 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.
El aclareo de bayas es otra operación que se realiza en las uvas y se utiliza para mejorar el valor de mercado de las uvas, aumentar el calibre de las uvas y facilitar el proceso de racimo. Para el adelgazamiento 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 central contiene una placa de agujas, un resorte de compresión y otra placa que tiene orificios repartidos por toda su superficie. Cuando las dos placas se comprimen, las agujas perforan 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 consta de una boquilla de pulverización que se adjunta a un manipulador. En la práctica, los productores quieren asegurarse de que el líquido químico se distribuya uniformemente por 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 paso final en la producción de uva es el proceso de ensacado. El efector de extremo 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 continuamente suministran bolsas a los dedos en un movimiento hacia arriba y hacia abajo. Mientras la bolsa se alimenta a los dedos, dos resortes de hojas que se encuentran en el extremo superior de la bolsa mantienen la bolsa abierta. Las bolsas se elaboran para contener la uva en racimos. Una vez que se completa el proceso de embolsado, los dedos se abren y sueltan la bolsa. Esto cierra las ballestas, que sella la bolsa y evita que se abra de nuevo.
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 sencillez, 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 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 giratorio al convertir 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, pero esta es la opción menos flexible.
Desarrollo
El primer desarrollo de la robótica en la agricultura se remonta a la década de 1920, y la investigación para incorporar la guía automática de vehículos en la agricultura comienza a tomar forma. Esta investigación condujo a los avances entre los años 50 y 60 de los vehículos agrícolas autónomos. Sin embargo, el concepto no era perfecto, ya que los vehículos aún necesitaban un sistema de cables para guiar su camino. 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, después del desarrollo de la computadora, que la guía de visión artificial se hizo posible.
Otros desarrollos a lo largo de los años incluyeron la recolección de naranjas utilizando un robot tanto en Francia como en los EE. UU.
Si bien los robots se han incorporado en entornos industriales de interior durante décadas, los robots de exterior para uso agrícola se consideran más complejos y difíciles de desarrollar. Esto se debe a preocupaciones sobre la seguridad, pero también a la complejidad de la recolección de cultivos sujetos a diferentes factores ambientales e imprevisibilidad.
Demanda en el mercado
Existe preocupación sobre 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. De manera similar, Estados Unidos depende actualmente de una gran cantidad de trabajadores inmigrantes, pero entre la disminución de los trabajadores agrícolas estacionales y los mayores esfuerzos del gobierno para detener la inmigración, ellos tampoco pueden satisfacer la demanda. 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. Además, existe preocupación por la creciente población que necesitará ser alimentada durante los próximos años. Debido a esto, existe un gran deseo de mejorar la maquinaria agrícola para hacerla más rentable y viable para su uso continuo.
Aplicaciones y tendencias actuales
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 .
Si bien los robots ya se han incorporado en muchas áreas del trabajo agrícola, todavía faltan en gran medida en la cosecha de varios 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 cosechar cultivos blandos, como fresas, que pueden dañarse fácilmente o perderse por completo. 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 solo tres días y reemplazar un equipo de unos 30 trabajadores agrícolas". Se están logrando avances similares en la recolección de manzanas, uvas y otros cultivos. 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 una tasa de una cada cinco a diez segundos, mientras que el humano promedio cosecha a una tasa de una por segundo.
Otro objetivo fijado por las empresas agrícolas es la recopilación de datos. Existe una creciente preocupación por el crecimiento de la población y la disminución de la mano de obra disponible para alimentarlos. La recopilación de datos se está desarrollando como una forma de aumentar la productividad en las granjas. 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 mediante el escaneo de árboles frutales.
Aplicaciones
Los robots tienen muchos campos de aplicación en la agricultura. Algunos ejemplos y prototipos de robots incluyen Merlin Robot Milker, Rosphere, Harvest Automation , Orange Harvester, lechuga bot y desyerbador. Un caso 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 al no requisito de moverse. Según David Gardner (director ejecutivo de la Real Sociedad Agrícola de Inglaterra), un robot puede completar una tarea complicada si es repetitivo y al robot se le permite sentarse en un solo lugar. Además, los robots que trabajan en tareas repetitivas (por ejemplo, el ordeño) cumplen su función con un estándar uniforme y particular.
Otro campo de aplicación es la horticultura . Una aplicación hortícola es el desarrollo de RV100 por Harvest Automation Inc. RV 100 está diseñado para transportar plantas en macetas en un invernadero o en un entorno al aire libre. Las funciones de RV100 en el manejo y organización de plantas en macetas incluyen capacidades de espaciado, recolección y consolidación. Los beneficios de usar RV100 para esta tarea incluyen alta precisión de colocación, función autónoma en interiores y exteriores y menores costos de producción .
Ejemplos de
- Thorvald: un robot agrícola modular autónomo de usos múltiples desarrollado por Saga Robotics.
- Vinobot y Vinoculer
- AgBot de LSU
- Harvest Automation es una empresa fundada por ex empleados de iRobot para desarrollar robots para invernaderos
- Root AI ha creado un robot recolector de tomates para su uso en invernaderos
- Robot recolector de fresas de Robotic Harvesting y Agrobot
- Small Robot Company desarrolló una gama de pequeños robots agrícolas, cada uno centrado en una tarea en particular (desyerbar, fumigar, perforar agujeros, ...) y controlado por un sistema de inteligencia artificial.
- Agreencultura
- ecoRobotix ha fabricado un robot de aspersión y desmalezado que funciona con energía solar
- Blue River Technology ha desarrollado un implemento agrícola para tractor que solo rocía plantas que requieren rociado, reduciendo el uso de herbicidas en un 90%.
- Cortacésped para pendientes de última generación Casmobot
- Fieldrobot Event es una competencia en robótica agrícola móvil
- HortiBot: un robot de enfermería de plantas,
- Lettuce Bot - Eliminación de malezas orgánicas y adelgazamiento de la lechuga
- Robot de siembra de arroz desarrollado por el Centro Nacional de Investigación Agrícola de Japón
- ROS Agriculture: software de código abierto para robots agrícolas que utilizan el sistema operativo de robot
- El robot de pulverización de malezas autónomo IBEX para terrenos extremos, en desarrollo
- FarmBot , agricultura CNC de código abierto
- VAE, en desarrollo por una startup argentina de tecnología agrícola, apunta a convertirse en una plataforma universal para múltiples aplicaciones agrícolas, desde la fumigación de precisión hasta el manejo de ganado.
- ACFR RIPPA: para pulverización puntual
- ACFR SwagBot; para seguimiento de ganado
- ACFR Digital Farmhand: para pulverizar, desyerbar y sembrar
Ver también
Referencias
enlaces externos
Medios relacionados con robots agrícolas en Wikimedia Commons