De la mecanización a la automatización: Robots, la próxima revolución agrícola

Poco y nada se parecen a los primeros drones a los que vuelan hoy en dia. Su uso se ha masificado porque son relativamente sencillos de usar, son un verdadero aporte para el sector y su precio, tanto de compra como si se contrata es asequible.

 

Lo que algún día se pensó que era ciencia ficción hoy está siendo una realidad. La robótica agrícola ya está aquí y los desarrollos, tanto en Europa como en EE UU, están confirmando que su aplicabilidad en campos al aire libre o bajo invernaderos es posible. Técnicamente, casi todos los inconvenientes están resueltos. La tendencia a futuro es diseñar robots pequeños y versátiles, sin embargo, aún falta que las empresas inviertan en su desarrollo y, lo que no es menos importante, que su precio sea asequible. Si eso ocurre, el éxito, al igual que ha pasado con los drones, está asegurado.

 

Por Rodrigo Pizarro Yáñez, desde España

Detalle de una cámara en un dron.

 

Hace quince años unos ‘locos ingenieros’ se juntaban en un campo lo bastante alejado para tratar de no molestar a nadie. Llegaban hasta allí con unos extraños aparatos –parecidos a un helicóptero- dispuestos a hacerlos volar y, si lo conseguían, el siguiente paso era tratar de obtener imágenes de algunos cultivos. Literalmente se la estaban jugando, porque si uno de estos artefactos caía a tierra se acaba de inmediato el experimento. Hace quince años esos ‘locos ingenieros’ los volaban sin saber que una década más tarde los aparatos multirotor –conocidos hoy en día como dron- serían mucho más fáciles de volar, menos peligrosos y menos costosos. Eso es precisamante lo que les ha hecho tan populares en diferentes sectores y también lo están siendo en la industria agrícola. En los últimos cinco años ha habido un ‘boom’ y empresas como la china DJI ha conseguido levantar inversiones por US$75 millones para el desarrollo de estos aparatos. Populares son sus modelos Phantom y también se espera que sea popular el Agras MG-1, el primer dron fabricado exclusivamente pensando en la agricultura. 

Sin embargo, dejando un tanto de lado a los drones, el uso de la robótica se ha ganado su sitio en la fabricación de diferentes productos. Quizás la imagen más común es la de esos grandes brazos robotizados ensamblando piezas en una fábrica automóviles. Esa es la que se ha conocido como ‘robótica industrial’ y que surgió en los años setenta del siglo pasado. A esa se ha añadido la ‘robótica de los servicios’ que intenta reemplazar o ayudar a las personas en el desarrollo de actividades que pueden ser, por ejemplo,  peligrosas. Pero el uso de la robótica agrícola aún es limitado tanto en fincas al aire libre como bajo invernadero, aunque también es cierto que diferentes centros de investigación en el planeta han avanzado en el estudio de la aplicación de la robótica en la agricultura.

Uno de estos es el Centro de Automática y Robótica UPM-CSIC (CAR), donde unos 80 investigadores trabajan en el desarrollo de robots físicos y también de aplicaciones robóticas, donde la robótica agrícola también ocupa un lugar importante. Fue hace unos 25 años que se iniciaron los primeros trabajos en este campo en el mundo, pero no fue hasta que se desarrollaron las TIC que ha habido un real progreso y que, según cuenta Antonio Barrientos, investigador del CAR, la International Federation of Robotics ha anunciado que tras la defensa y seguridad, las aplicaciones de robótica agrícola se sitúen en segundo lugar de ventas. 

 

AGRICULTURA DE PRECISIÓN, PIEDRA ANGULAR DEL DESARROLLO

Y ha sido la agricultura de precisión la gran piedra angular, que ha promovido el desarrollo de esta tecnología. “La agricultura de precisión ayuda a optimizar el uso de insumos y recursos, para ello necesita conocer al detalle las necesidades de los cultivos y actuar en función de ello. Y depende de la automatización para proyectarlas a gran escala, como puede ser una finca de decenas, cientos o miles de hectáreas. Aquí es donde los robots agrícolas, que podemos entender como aquellas máquinas con capacidad de desenvolverse en el entorno agrícola capturando información o actuando sobre el terreno de manera autónoma, tienen justificación”, explica Barrientos. Y eso es algo que se puede hacer al aire libre y también bajo invernadero que, al tratarse de un entorno cerrado, también se presta la automatización. 

El experto percibe un aumento de la robótica en el sector agrícola. Durante años hubo un proyecto de cosecha en cítricos y hoy, cada vez son más los proyectos que se están desarrollando, no sólo en España, sino también en varios países europeos, algunos de los cuales se encuentran en fase de prototipo avanzado o lo que también se llama ‘Nivel 7 de madurez tecnológica’. Proyectos en el que ha participado el CAR son varios: RHEA (Real Fleets for Highly Effective Agriculture and Forestry Management), un proyecto europeo dedicado a la aplicación precisa de productos fitosanitarios a los que se suman proyectos dedicados a la recolección automatizada y a la captación de datos en terreno. 

 

ROBÓTICA AGRÍCOLA HOY EN DÍA

Hablar de robótica en la agricultura hoy en día no significa que los campos estén llenos de R2D2 o Wall-E, haciendo las labores que realizan los operarios. Eso aún no ha llegado, pero lo que sí se está investigando y lo que hay en el campo son: 

Algunos de los desarrollos de los investigadores del CAR.

Vista de uno de los laboratorios del CAR, Madrid, España.

 

Sistemas de manipulación: La manipulación en una finca al aire libre o bajo invernadero se asocia a la cosecha y según Barrientos, aún se deben resolver ciertos aspectos. “Debemos lograr que esa recolección de la fruta sea estable sobre objetos que tienen forma diferente”, precisa el experto. “Quizás lo más importante es que se realice a una velocidad adecuada, porque el robot no puede demorarse un minuto por cada fruto. Eso no es rentable”, añade. 

La manipulación robótica no es un asunto sencillo. El primer problema es saber dónde está la fruta para cosechar porque hay un entorno que no está estructurado, y en el que hay hojas, ramas y otros elementos que podrían dificultar el trabajo. Para que esa tarea sea hecha de forma correcta por una máquina se requiere de un sistema de visión artificial o algo equivalente que detecte dónde está esa fruta. Luego, se debe decidir cómo se coge, es decir, por dónde entrará la máquina en esa estructura de hojas y ramas y, después hay que cogerla con cierto tacto. “Si bien eso tiene una complejidad, creo que es asumible”, afirma y advierte que lo más complejo es hacerlo a la velocidad adecuada. “Hasta ahora todo lo que he visto son prototipos que en el trabajo en campo aún son muy lentos”, subraya. 

Precisamente la empresa española Agrobot lanzó hace unos años Agrobot SW610, una cosechadora que gestiona un conjunto de manipuladores robóticos que cuentan con un sistema de visión artificial que localiza e identifica las fresas, seleccionándolas en base a su tamaño y maduración. El sistema va analizando uno a uno cada fruto y al mismo tiempo va ordenando movimientos de corte precisos y delicados. Sobre una plataforma hay un operario que va manipulando y clasificando los frutos a mano. El sistema ha demostrado ser efectivo y productores de California lo están usando. 

Visión por computador: “La visión por computador, ya sea 2D y 3D es fundamental en el uso de robots en la agricultura, sobre todo para la captura de información en campo, pero además para el ubicar la posición entre el robot y el entorno en el que está actuando, por ejemplo, para la cosecha o la localización de malezas”, explica el experto del CAR. “Eso es algo que, tecnológicamente tenemos resuelto”, afirma. 

Asimismo, hoy en día se trata de implementar sistemas que sean capaces de detectar riesgos en el campo y que posibiliten el trabajo de operarios y varias máquinas de forma simultánea, sin que ello conlleve a situaciones de peligro. 

Sistemas de navegación: No es llegar y poner un robot en el campo abierto o bajo un invernadero. Para que se mueva de forma correcta, necesitará de un sistema de navegación. “Por ejemplo, en un invernadero se pueden incluir balizas o el robot se puede desplazar por rieles que faciliten su localización. También puede emplearse un sistema de medida inercial y de telemetría que, a través de algoritmos, puede conseguir un posicionamiento preciso del robot”, sostiene el investigador sobre una tecnología que está constantemente siendo mejorada. 

Plataformas: Hasta ahora, la mayoría de los robots agrícolas que han sido desarrollados se han hecho modificando la maquinaria agrícola, por ejemplo, tractores, ya existente en el mercado, añadiéndoles una serie de sensores para que pueda desplazarse de forma autónoma por el terreno. “El desarrollo actual está dado por pequeños robots agrícolas, que tienen una mayor capacidad de maniobra y que puedan seguir operando a pesar de que alguno de los componentes sufra alguna avería y quizás un aspecto importante es que provoquen un menor impacto de compactación en el terreno. Incluso, con estas pequeñas máquinas se podría acceder de mejor forma a fincas ubicadas en terrenos complicados, como pueden ser las laderas de los cerros”, explica. 

El Agrobot SW610 es un desarrollo español que es capaz de seleccionar y recolectar fresas. Luego, un operario que va en la misma máquina las clasificará a mano.

 

EL ‘BOOM’ DE LOS DRONES

La robótica aérea es sinónimo de drones. “Es un tema que hoy está muy de moda”, afirma Barrientos. Y está de moda porque gracias a los drones se puede tomar información, por ejemplo, con cámaras infra rojas, datos que posteriormente pueden servir para la toma de decisiones. “Pero hay que ver si es óptimo tomar imágenes con drones o si es pertinente usar una avioneta o quizás imágenes satelitales, que también están disponibles”, advierte. Lo cierto es que el uso de drones ha dado un paso gigante y se han posicionado como una herramienta útil y de bajo costo. En eso ha ayudado a que cada tanto proliferan las compañías que prestan el servicio y es esa competencia la que ha hecho bajar los precios del servicio. 

Sin embargo, para Barrientos, el  dron tiene dos limitaciones. La primera es la capacidad de carga, es decir, no puede llevar consigo demasiado peso, ya que en números redondos sólo pueden levantar un kilo. Entonces, la cámara que podría soportar el dron no debe ser demasiado grande. El otro, tema es la autonomía de vuelo, que no es mucha. Entonces el dron debe aterrizar, cargar la batería y volver a despegar. Tiene la ventaja, eso sí, de que pueden volar a baja altura y quedarse quietos para poder tomar la foto. 

El dron HummingBird usándose en viñedos.

 

DEJAR ATRÁS LA ‘ROBOTIZCIÓN’ DE LA MAQUINARIA TRADICIONAL

La aparición de los robots terrestres en el sector agrícola no es nueva, ya que se vienen usando desde los años noventa. “Se trata de una ‘robotización’ de la maquinaria tradicionalmente usada en el campo, como son los tractores. Con ellos, lo que se trata de hacer es aplicaciones precisas de productos químicos y recolección de frutos”, precisa el experto. Sin embargo, la tendencia actual es desarrollar pequeños tractores robotizados que puedan trabajar de forma ininterrumpida en el campo abierto o bajo invernadero. “Ya hay prototipos de robots especializados para el entorno agrícola, es decir, que el ancho sea ajustable a los surcos o que tengan patas largas para que el cultivo quede por debajo de la máquina. Hay una empresa americana que tiene un robot de estas características, para lechuga, y tenía la capacidad de detectar qué lechugas estaban más desarrolladas. Este no es un prototipo sino que ya está en fase comercial”, explica. Otros prototipos son plataformas para poner herramientas convencionales para aplicaciones en el sector de la vid, que pueden ser usadas en terrenos con pendientes. 

 

SE DEBE DESARROLLAR ASPECTOS LEGALES

Pero no sólo la robótica se basa en el desarrollo de prototipos que posteriormente pueden ser comercializados. Además se deben desarrollar aspectos legales, por ejemplo, de la revisión técnica de estas máquinas. “Si las cumple, puede salir al campo o al invernadero. Esto es algo que aún no se ha desarrollado, pero que con el tiempo serán absolutamente necesarios”, explica. 

Entonces, ¿qué falta para que se transforme en realidad? “Falta tiempo”, afirma Barrientos. “Hay que luchar, hay que vencer unas cuantas cosas, por ejemplo, a un sector que tiene plantas y un sistema productivo que no se puede cambiar de la noche a la mañana”, añade. La robótica agrícola es como el automóvil eléctrico. Se ha desarrollado y está en el mercado, pero poco a poco debe ir ganándole terreno a los automóviles a gasolina. “Hablando hace no mucho con una persona ligada a la agricultura me decía que la robótica no debe entrar en esta industria a través de los agricultores ni tampoco de firmas de maquinarias, sino que lo debe hacer a través de las empresas de productos fitosanitarios. Todo esto es un cambio que debe darse en el sector”, explica el especialista. 

Además, los investigadores y fabricantes deben preguntarse cuál es la capacidad del usuario para emplear una maquinaria que a día de hoy es complicada de usar. “Cuando esto lo hacemos aquí en el centro, trabajan y operan la máquina cuatro expertos con formación tecnológica. Eso es algo que se debe subsanar. Lo mismo pasaba cuando se comenzó a desarrollar los drones. Había ingenieros que trabajamos con esto, pero hoy hay personas que se pueden comprar esto y se ponen a volar. Hay que facilitar el manejo a los involucrados en esta industria”, explica. 

¿Y qué se puede esperar del futuro? Para Barrientos, el futuro estará ligado al diseño y fabricación de pequeños robots en vez de una gran maquinaria robotizada. “Eso no quiere decir que no existan”, recalca, pero apuesta por el desarrollo de pequeños robots porque serán más económicos, más ligeros, más transportables, que harán tareas simples. Otra línea de investigación serán las redes de sensores inalámbricos. “Puede que no todo el mundo las conozca pero se están aplicando. La robótica integrada con captura de información en tiempo real del terreno es una tendencia clara”, sostiene. “Nuestra labor como investigadores ya está hecha y los problemas técnicos que había, están resueltos”, sostiene. Ahora viene un trabajo con las empresas de maquinarias, que son las que deben desarrollar un producto que se ajuste a las necesidades de los usuarios, de fácil manejo y a un precio asequible.