07/10/2016 | Ciencias Agrarias, de la Ingeniería y de Materiales
Robots para los cultivos
Investigadores del CONICET en San Juan desarrollan dispositivos robóticos para asistir al sector agropecuario.
Los investigadores del INAUT con uno de los drones. Foto: CONICET Fotografía.
Los investigadores del INAUT con uno de los drones. Foto: CONICET Fotografía.
Los investigadores del INAUT con uno de los drones. Foto: CONICET Fotografía.

Hay dos formas de trabajar el campo para la producción de alimentos: la agricultura extensiva y la intensiva. La primera utiliza grandes extensiones de tierra y los recursos naturales del lugar, mientras que la segunda apunta a producir grandes cantidades de alimentos en reducidos espacios con una fuerte inversión en sistemas de riego, energía e insumos.

En la provincia de San Juan, el segundo tipo de agricultura es típico dadas las características de clima desértico, con suelos áridos y semiáridos, altos niveles de evapotranspiración y escaso aporte agua por lluvias. El desarrollo de los cultivos es totalmente dependiente del riego. Con la implementación de técnicas modernas se cultivan vides, olivos, frutales, hortalizas, entre otros. Investigadores del Instituto de Automática (INAUT, CONICET-UNSJ) desarrollan sistemas robóticos y automatismos para la asistencia en tareas agrícolas de la región.

“Buscamos incorporar en la agricultura tecnologías de la información, la comunicación y la electrónica para tener el control y la información cuantificada de lo que ocurre en la plantación tanto espacial como temporalmente. Con información precisa, los agrónomos pueden tomar decisiones correctas para una gestión optimizada. Trabajamos en el desarrollo de vehículos autónomos o teleoperados terrestres y aéreos”, explica Ricardo Carelli, investigador principal del CONICET en el INAUT y director del mismo.

En materia de vehículos terrestres, los investigadores del Instituto instrumentaron y adaptaron un vehículo de tipo cuatriciclo para obtener información de la plantación y relevar mapas con información fitosanitaria, estructural –superficie foliar y volumen- y biológica –estrés hídrico o enfermedades- del cultivo, que es captada con sensores o cámaras de visión o infrarrojas.

 

El control en el aire

En cuanto a los sistemas aéreos, los ingenieros del INAUT desarrollaron prototipos de drones que mediante sensores permiten conocer datos de estructura, humedad y temperatura de los cultivos. Se trata de vehículos aéreos no tripulados que pueden ser manejados en forma manual, teleoperados desde una estación base en una computadora o mediante un GPS.

Los vehículos tienen distintas configuraciones: dos, tres, cuatro o más propulsores. Uno de los desafíos que esperan superar los científicos es el de aumentar la autonomía de vuelo. En este sentido Carlos Soria, investigador adjunto del CONICET en el Instituto comenta que los drones funcionan con baterías de litio polímero y estudian alternativas desde la electrónica y el software para aumentar el rendimiento de ese material que como máximo dura 15 minutos.

“La autonomía depende de la altura de vuelo y de la superficie cultivada, generalmente vuelan a 4 metros de altura o más, dependiendo de la altura del cultivo. Acá las fincas típicas son de 4 a 8 hectáreas, en 2 horas aproximadamente se pueden relevar. Se hace una planificación previa para saber cuántas veces se tienen que cambiar las baterías. Vuelve al punto desde el que se lanzó, se cambia la batería y continúa con la misión”, dice Soria.

Por su parte, Carelli explica que a los drones se les agrega cámaras para dar información complementaria a la que proporcionan los vehículos terrestres. Contribuyen a generar un mapa del estado de la planta más rápido pero más general.

“Las cámaras se colocan para hacer el control servo visual de los drones, es decir, para el guiado del vehículo. Hay muchos drones comerciales que pueden programar su trayectoria en función del GPS pero para aplicaciones de agricultura necesitamos un componente adicional, que el vehículo sea capaz de ir por las líneas vegetales observando dónde se encuentran los árboles y siguiendo exactamente esa línea, cosa que el GPS no es capaz de hacer. Es auxiliar pero la guía precisa se logra con la cámara”, comenta el investigador.

Finalmente, otro de los aspectos que estudian es la teleoperación –trabajo a distancia- de los vehículos. Vicente Mut y Emanuel Slawiñski, investigadores independiente y adjunto del CONICET, respectivamente, desarrollan el software para los controles de los drones.

“Esto empezó hace muchos años por la necesidad de trabajar en lugares a los que el hombre no se puede transportar o hay un riesgo por ejemplo para el mantenimiento de un reactor nuclear. Hoy con el crecimiento de Internet se quiere extender a que el teletrabajo no solo sea por Internet sino que se puedan hacer muchos trabajos simultáneos. Las aplicaciones para agronomía están pensadas para la teleoperación de los robots móviles para que el agrónomo no esté en el cultivo para extraer muestras pero si hay algún problema, como que el robot se trabe en la tierra, con la teleoperación se va a poder subsanar”, aclara Slawiñski.

 

Sistemas de riego y monitoreo de riego

Otro de los dispositivos desarrollados por los investigadores del INAUT para asistir en tareas agrícolas es un sistema de gestión de riego de precisión que monitorea parte de un cultivar con sensores de humedad del suelo, temperatura y humedad ambiente, y estaciones meteorológicas. Este permite controlar el encendido del equipo de riego y accionar las válvulas de cada sector de riego de manera remota y automatizada.

“El sistema no solo registra la humedad en la zona de las raíces de la planta sino que la parte de control maneja la bomba y los reservorios de agua. El control de las bombas tiene una estrategia de riego programada con secuencias, tiempos y cantidades, que se puede modificar y ajustar en función de los datos que recibe de los sensores. Generalmente las explotaciones agrícolas se encuentran en lugares alejados a la ciudad y es complicado para que el ingeniero agrónomo vaya a verificar que está pasando en la finca. El profesional puede ver desde la oficina, ingresando a un software con un usuario y contraseña, lo que está pasando en la plantación y modificar los parámetros de riego. Esto permite economizar agua y fertilizantes, generar productos diferenciados, y ahorrar energía”, explica Santiago Tosetti, investigador asistente del CONICET en el Instituto.

Para instalar este sistema, primero se requiere efectuar un estudio del suelo de todo el predio donde se va a implementar, para determinar las zonas que tienen los mismos tipos de suelo y allí elegir una planta testigo. En esta se ubican cuatro sensores de humedad de suelo a distinta profundidad. Complementariamente, se coloca un sensor de temperatura y humedad ambiente en un poste. Para que la estación sea monitoreada remotamente se requiere un panel solar, una batería y un sistema de comunicación que transmite la información a la computadora o a un servidor en la nube.

“A esta información obtenida a campo, vamos a integrarla con información adquirida desde instrumentos montados en los vehículos terrestres que circulen en la plantación y en los drones. La idea es juntar y procesar todos esos datos para obtener informes y tendencias útiles para que el productor tome decisiones de forma rápida y acertada”, concluye Tosetti.

Sobre investigación:
Ricardo Carelli. Investigador principal. INAUT.
Santiago Tosetti. Investigador asistente. INAUT.
Flavio Capraro. Investigador asistente. INAUT.
Vicente Mut. Investigador independiente. INAUT.
Emanuel Slawiñski. Investigador adjunto. INAUT.
Carlos Soria. Investigador adjunto. INAUT.
Adrián Orellana. Profesional principal. INAUT.
Pedro Campillo. Técnico principal. INAUT.
Antonio Sarapura. INAUT.