Digitalización y robótica, el futuro de la agricultura

Robots y automatización en el campo para impulsar la competitividad agrícola

Daniel Serrano¹, Néstor García², Carlos Rizzo²

Director de la Unidad de Robótica y Automatización de Eurecat
Investigador de la Unidad de Robótica y Automatización de Eurecat

05/09/2024

El impulso de proyectos de innovación que incluyan soluciones robóticas y de automatización en el ámbito agrícola es un elemento clave para hacer frente a los retos del sector, marcados por la necesidad de dar respuesta al incremento del uso de maquinaria agrícola y de su peso que contribuye a la compactación del suelo y a la emisión de gases de efecto invernadero; por el cambio climático y la incertidumbre que conlleva para la gestión agrícola, con variaciones climáticas repentinas y ventanas temporales de actuación más pequeñas, así como por la escasez de personal en el campo.

En este contexto y para abordar los retos y contribuir a mejorar la competitividad de las empresas, la Unidad de Robótica y Automatización del centro tecnológico Eurecat trabaja en el desarrollo de proyectos pioneros de I+D+i para impulsar la digitalización y la automatización del sector agrícola, promoviendo la hibridación de tecnologías digitales e industriales como la robótica, la inteligencia artificial y el Internet de las Cosas (IoT), entre otros, que abren la puerta a la automatización de las operaciones y a la planificación más controlada, con el objetivo de aportar a las empresas soluciones en materia de eficiencia, calidad y productividad, así como en el ámbito de la sostenibilidad.

Para ello, el centro tecnológico trabaja en colaboración con empresas del sector agroalimentario para facilitar la adopción de las tecnologías de gestión agrícola 4.0, a través de proyectos de alto valor añadido, así como con otros centros de conocimiento, tecnología e innovación a nivel nacional e internacional.

Robótica autónoma

El proyecto Europeo Scorpion agrega valor a las pequeñas máquinas agrícolas.

Un ejemplo en esta línea es el proyecto europeo SCORPION, en el que Eurecat participa en el desarrollo de robots autónomos modulares que agregan valor a pequeñas máquinas agrícolas gracias a la automatización y optimización de tareas de pulverización, utilizando métodos ecológicos innovadores, reduciendo costos de inactividad, la compactación del suelo y la exposición humana a productos químicos.

El diseño modular utilizado por el proyecto considera la escalabilidad de funciones y permite a los robots realizar tareas como poda y cosecha, sin dejar de ser compatible con los estándares de interoperabilidad en la agricultura. Eurecat desarrolla e integra algoritmos del estado del arte en localización y mapeo autónomos adaptados a terrenos variables y no estructurados. El consorcio, que está coordinado por el Centro de Ciencia y Tecnología de INESC, cuenta con la participación de 11 socios de 4 países europeos diferentes.

En esta línea, el proyecto Smart Droplets implementa tractores autónomos con sistema de inyección directa (DIS) para una pulverización inteligente, con la finalidad de evitar la exposición de las personas a productos químicos. El proyecto cuenta con algoritmos de predicción basados en inteligencia artificial más precisos, junto con tractores autónomos equipados con sensores para detectar la salud de la planta, con el fin de aplicar el tipo y la cantidad necesarios de fungicidas, en el momento y el lugar correctos.

A través de la combinación de tecnologías de alto nivel, el proyecto adopta un enfoque híbrido para las operaciones de fumigación, combinando tecnologías gemelas de datos, IA y granja digital diseñadas para traducir datos en información procesable y datos en tiempo real recopilados de demostradores de campo que evalúan y demuestran tecnologías optimizadas en los entornos reales.

Para abordar y resolver los retos organizativos y tecnológicos, asociados a la adopción generalizada de la agricultura robotizada, el proyecto Robs4Crops se basa en la maquinaria agrícola, las normas y las mejores prácticas ya existentes, a fin de diseñar y proporcionar un sistema totalmente autónomo preparado para pruebas comerciales a gran escala. En este sentido, Robs4Crops demuestra que la robótica puede aportar precisión a una serie de tareas repetitivas, reduciendo así la necesidad de que los profesionales se involucren en trabajos desagradables o poco saludables.

La nueva solución de cultivo robotizada llevada a cabo dentro del proyecto se demostrará a escala piloto en cuatro países europeos y consta de tres elementos principales: herramientas inteligentes, vehículos autónomos y el controlador de cultivo. El consorcio que lo lleva adelante cuenta con la participación de la Unidad de Robótica y Automatización de Eurecat, junto con un consorcio de 15 socios de 8 países europeos, coordinado por Wageningen University & Research.

El proyecto Robs4Crops se basa en la maquinaria agrícola, las normas y las mejores prácticas ya existentes, a fin de diseñar y proporcionar un sistema totalmente autónomo preparado para pruebas comerciales a gran escala.

El proyecto iRAIN investiga nuevos sistemas para regenerar aguas residuales para usarlas de forma segura en la agricultura.

Eurecat participa también en el proyecto iRAIN, que desarrollará un innovador sistema de gestión de recursos hídricos a través de la investigación de nuevos sistemas y tecnologías para regenerar y reutilizar aguas residuales y sus nutrientes para uso agrícola de forma segura. En esta línea, la unidad de Robótica y Automatización del centro tecnológico trabaja en algoritmos de gestión de flotas de robots autónomos que planificarán las rutas y recursos de los diversos robots para optimizar el uso de recursos hídricos de los cultivos, tomando en cuenta datos en tiempo real sobre las tareas a realizar, condiciones del suelo y necesidades de monitorización.

Robots colaborativos para la manipulación inteligente de la fruta

Un robot colaborativo es aquel que trabaja conjuntamente con los humanos de forma segura, asistiéndoles en diferentes tareas y procesos, de manera eficiente y en entornos compartidos, es decir, sin barreras físicas que los separen. Las aplicaciones que pueden tener en agricultura son muy variadas, desde la recolección de frutas hasta la monitorización de su estado de maduración y calidad, o la identificación de plagas y acciones para eliminarlas, por ejemplo. La importancia que presenta esta tecnología siempre está relacionada con la asistencia a los humanos en sus tareas, añadiéndole un gran valor de automatización y precisión.

Eurecat ha validado, en el marco del proyecto HarvBot (HARVesting coBOT), el uso de robots colaborativos y cámaras de bajo coste para la automatización de la recolección y manipulación de fresas en un cultivo hidropónico, mediante tecnologías de visión artificial para la detección de los frutos.

Un robot colaborativo es aquel que trabaja conjuntamente con los humanos de forma segura, asistiéndoles en diferentes tareas y procesos, de manera eficiente y en entornos compartidos

En el proyecto, que ha servido como prueba piloto para la empresa Enkitek, se han diseñado y probado nuevos componentes impresos en 3D para adaptar el robot para identificar y recolectar la fruta, así como algoritmos para las tareas de detección y manipulación. HarvBot se ha realizado con el apoyo de ACCIÓ, la Agencia para la Competitividad de la Empresa de la Generalitat de Catalunya, en el marco del Digital Innovation Hub de Catalunya.

Por otra parte, Eurecat lleva a cabo el proyecto europeo AgriBot en el que desarrollará la robotización de las operaciones de poda y clareo de árboles de frutas de hueso, aprendiendo de operarios expertos utilizando gafas de realidad aumentada.

Red europea para acelerar la adopción de la robótica y la inteligencia artificial

Un ejemplo para acelerar la adopción de la robótica y la inteligencia artificial ha sido el proyecto agROBOfood, una red europea de Digital Innovation Hubs orientada a impulsar y acelerar la adopción efectiva de tecnologías robóticas y de inteligencia artificial en el sector agroalimentario. En el marco de este proyecto, Eurecat ha actuado como mentor de las pequeñas y medianas empresas que han recibido financiación de proyectos de alto valor tecnológico a través de las convocatorias (OpenCalls) del proyecto. Igualmente, el centro tecnológico ha participado en uno de los pilotos con el objetivo de crear un sistema de captura de datos automatizados utilizando robots autónomos y fusionar esta información dentro de un sistema de monitorización global del viñedo.

En conjunto, el proyecto ha dedicado 16 millones de euros a conectar el mundo de la robótica y la agricultura, la I+D y las empresas, mediante la creación de una red sostenible de centros de innovación digital para consolidar el ecosistema actual y que las empresas puedan encontrar apoyo para su digitalización, a nivel técnico, humano y financiero.