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Agricultura sostenible: herbicida móvil para viveros de árboles



Los investigadores de Fraunhofer han colaborado con socios para desarrollar una plataforma para eliminar las malas hierbas de forma totalmente automática. 


por Fraunhofer-Gesellschaft


El sistema de robot móvil AMU-Bot navega utilizando sensores ópticos y elimina las malas hierbas mecánicamente sin la necesidad de productos químicos. Los investigadores también han estado trabajando en un ecosistema integral respaldado por datos para la automatización de procesos agrícolas que ahorra recursos y es amigable con el medio ambiente.

Las malas hierbas en los viveros de árboles, huertos y huertos son la peor pesadilla de un cultivador. Especialmente en las primeras etapas del crecimiento del cultivo, las malezas compiten con los cultivos por agua, luz y nutrientes. Eliminarlos con azadón manual requiere mucha mano de obra y el uso de herbicidas está lejos de ser ideal, ya que contaminan el medio ambiente. El Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Fabricación y Automatización IPA en Stuttgart ha unido fuerzas con socios para desarrollar un sistema mecánico móvil que elimine de manera confiable las malas hierbas de una manera rentable y respetuosa con el medio ambiente. El vehículo autónomo de oruga, AMU-Bot («AMU» es la abreviatura de «control mecánico autónomo de malezas» en alemán), se desplaza entre las filas de árboles jóvenes en el vivero de árboles y elimina las malezas con gradas rotativas. Las cuchillas giratorias están unidas a un manipulador de altura ajustable. Al final de la fila de árboles, el vehículo oruga gira y arranca de forma autónoma en la siguiente fila.

Navegación con escáneres LiDAR

El equipo del proyecto, encabezado por Kevin Bregler (jefe de robótica de campo en el departamento de robots y sistemas de asistencia), junto con los socios Bosch y KommTek, utilizaron sensores ópticos para el sistema de navegación. Los escáneres LiDAR (detección de luz y rango) instalados en el sistema de robot emiten continuamente pulsos de láser a medida que el vehículo se mueve, que luego son reflejados por objetos en el área circundante. Las distancias a estos objetos se pueden calcular en función del tiempo que tardan los pulsos de láser reflejados en llegar al sensor nuevamente. Esto produce una nube de puntos 3D del entorno. El sistema de robot utiliza esto para encontrar su camino y determinar la posición de plantas o árboles.

Agricultura sostenible: herbicida móvil para viveros de árboles
El manipulador también se mueve en los espacios entre las hileras de cultivo y elimina las malas hierbas aquí utilizando las rastras rotativas. Crédito: Oficina Federal de Agricultura y Alimentación / Fraunhofer

Kevin Bregler explica: «AMU-Bot aún no puede clasificar todas las plantas; sin embargo, puede reconocer cultivos como árboles y arbustos en las filas de los cultivos de vivero de árboles. Además, se calculan las distancias entre los cultivos individuales. Con esto información, las malas hierbas se pueden eliminar de forma fiable. El robot utiliza estos datos para navegar a lo largo de las filas mientras el manipulador elimina las malas hierbas «.

Incluso las malas hierbas en los espacios entre las plantas o los árboles se pueden eliminar de manera confiable. Con ese fin, el manipulador se mueve hacia los espacios entre los cultivos. Las malas hierbas no necesitan ser recolectadas y se dejan en el suelo para que se sequen. Gracias a su accionamiento de oruga, el herbicida autónomo se mueve por el suelo con facilidad y es extremadamente estable. Incluso los agujeros en el suelo creados cuando se eliminan los árboles jóvenes no representan un problema para AMU-Bot. La plataforma AMU-Bot es económica, robusta, fácil de operar y altamente eficiente. Las gradas rotativas, por ejemplo, han demostrado su eficacia en la agricultura desde hace mucho tiempo. A menudo se utilizan para romper el suelo antes de sembrar cultivos. El experto de Fraunhofer, Bregler, dice: «La eliminación de las malas hierbas es un tema muy relevante y bastante complejo. Hay varios enfoques que se pueden tomar: arrancar, cortar, escardar, flamear o tratar las malas hierbas con herbicidas. Sin embargo, los herbicidas ya no son populares, especialmente en la agricultura ecológica y para viveros de árboles o huertos. Nuestro método evita por completo el uso de productos químicos «.

Agricultura sostenible: herbicida móvil para viveros de árboles
El vehículo autónomo de oruga, AMU-Bot, se desplaza entre las filas del vivero de árboles y elimina las malas hierbas. Crédito: Oficina Federal de Agricultura y Alimentación / Fraunhofer

Robusto, confiable y rentable

Los gerentes de proyecto tomaron la decisión consciente de desarrollar una solución aparentemente simple. «Un sistema que clasifica las diferentes plantas individuales requiere cámaras de alta resolución, algoritmos de reconocimiento de imágenes compatibles con IA y perfiles de plantas almacenados en una base de datos. Estos sistemas son mucho más complejos y costosos. No solo eso, sino que no pueden cambiar fácilmente para trabajar en nuevos contextos «, explica Bregler. En comparación, la plataforma AMU-Bot se basa en la interacción sofisticada de tres módulos completamente desarrollados: vehículo Caterpillar, sistema de navegación y manipulador. AMU-Bot también es el resultado de una asociación eficiente. Bosch es responsable del sistema de navegación y sensores, mientras que KommTek desarrolló el motor Caterpillar. Fraunhofer IPA diseñó el manipulador de altura ajustable, incluidas las gradas rotativas,

El proyecto contó con el apoyo del Ministerio Federal de Alimentación y Agricultura de Alemania (BMEL) y la Oficina Federal de Agricultura y Alimentación de Alemania (BLE) fue el patrocinador del proyecto. Los expertos de Fraunhofer ya están planificando el siguiente paso. Junto con otros siete Institutos Fraunhofer, el experto de la API Kevin Bregler y el equipo del proyecto están trabajando en un nuevo ecosistema de alto rendimiento llamado COGNAC (agricultura cognitiva). Los servicios y datos digitales, que también incluyen interacciones entre biosferas y producción, están conectados en red para formar este ecosistema. Además, COGNAC integra sensores inteligentes y robótica. El objetivo es crear una automatización flexible e inteligente de la agricultura sostenible, incluida la maleza. control.




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