Solución Propuesta

Flota de Robots Agrícolas
Propuesta para el desafío: Robot autónomo multipropósito para cultivos anuales

Resumen de la solución

Es un conjunto de pequeñas máquinas autónomas capaces de operar en flota para equiparar la capacidad de trabajo de la maquinaria agrícola convencional. Cada unidad es una plataforma que admite distintos tipos de sensores y actuadores, por lo que puede ejecutar diferentes tareas.

Descripción de la solución

Cada robot es un chasis de dos metros de ancho por 5 metros de largo capaz de portar distintos tipos de herramientas para ejecutar distintos tipos de labores agrícolas.

A su vez, su trocha y despeje pueden ajustarse habilitando la posibilidad de uso a cultivos que se siembran con distintas distancias entre hileras y que tiene diferente tamaño y/o estructura de canopeo.

Su fuente de potencia es un motor de combustión interna y todos los accionamientos de movimientos son hidraúlicos. Esto determina que el acceso a repuestos este garantizado en todo el territorio del país y no existan mayores complejidades a la hora de tener que realizar reparaciones ante la ocurrencia de roturas.

El sistema de autoguiado integra un gps, un sensor de movimiento inercial, un radar LiDAR de 5 haces, tres cámaras RGB, y una cámara termográfica. Esto permite el constante geoposicionamiento de la unidad y el reconocimiento del entorno a partir de la integración de distintas fuentes de datos digitales.

Los mecanismos de seguridad integran el frenado automático e instantáneo ante el reconocimiento de la ocurrencia de riesgo de accidentes a partir de la información generada por varios de los sensores mencionados en el párrafo previo. Adicionalmente se complementa con un paragolpes delantero sensorizado que se activa por contacto con eventuales obstáculos.

Cada unidad pesa unos 1.000 kilogramos y es capaz de desplazar a una velocidad máxima de 10 kms./hora unos 2.500 kilogramos de carga útil. Una de las ventajas de la reducción del peso de las unidades es la disminución del efecto negativo sobre la compactación de los suelos agrícolas.

La reducción de la carga útil y la velocidad de desplazamiento atentan contra la capacidad de trabajo instantáneo. No obstante esa reducción en la capacidad de trabajo instantáneo se compensa por la posibilidad de realizar una determinada labor con múltiples unidades trabajando “en flota” (comparando capacidades de trabajo teóricas, una pulverizadora de 32 metros de ancho de labor que trabaja a 15 kms./hora, puede reemplazarse con 4 robots capaces de remolcar 4 pulverizadores de 12 metros de ancho de labor a 10 km./h.).

Una ventaja adicional de la solución es que todas las unidades de la flota pueden ser conducidas mediante un sistema de tránsito controlado. Esto refuerza la posibilidad de minimizar el riesgo de compactación de los suelos.

Hasta el momento una desventaja que no hemos podido resolver es que la mayor cantidad de unidades demanda un mayor esfuerzo logístico para realizar los repostajes de insumos a aplicar en el campo (i.e. semillas, fertilizantes, agroquímicos), pero trabajamos en el desarrollo de un sistema de repostaje centralizado y unidades móviles para hacer repostajes en lugares alejados de la unidad de repostaje central, para evitar grandes desplazamientos en vacío de las unidades que están ejecutando la labor en el terreno.

A futuro también consideramos que la posibilidad de contar con unidades de pequeñas máquinas trabajando de forma autónoma, nos permitirá explorar la existencia de beneficios derivados de la diversificación espacial de cultivos en el paisaje (estímanos que podremos sembrar parches de cultivos mas pequeños protegiendo y hasta incrementando la biodiversidad en el paisaje agrícola y multiplicando sus efectos positivos).

Funcionamiento

El sistema permite gestionar y optimizar tareas agrícolas de siembra, fertilización y pulverización con precisión y eficiencia de forma autónoma. Primero se definen los límites del lote en una plataforma digital. Si el lote ya está cargado en la plataforma, se puede seleccionar directamente. La plataforma es una especie de centro de comandos. En ella se puede seleccionar la labor a realizar (siembra, pulverización o fertilización). Luego se ajustan los parámetros específicos para ejecutar la tarea seleccionada. En la labor de siembra se puede elegir la fecha de siembra, a variedad o el híbrido a sembrar, a distancia entre hileras y la densidad de siembra, o directamente cargar una prescripción de siembra. En la labor de fertilización, se puede definir la fuente de fertilizante o la mezcla de fertilizantes a utilizar, ajustar la dosis de los fertilizantes a utilizar, o subir una prescripción de fertilización. Y en la labor de pulverización, se pueden determinar os productos y las dosis a utilizar, o cargar una prescripción de pulverización. Una vez configurados los parámetros para ejecutar una labor particular, se puede dimensionar la cantidad de robots que se necesitan desplegar. Esto puede hacerse de dos formas. La primera forma es calculando el tiempo que demandara completar la tarea sobre la base de la capacidad de trabajo estimada de los robots, considerando aspectos tales como el tiempo requerido para realizar los repostajes de las unidades, los desplazamientos dentro del lote (para ejecutar la tarea y para realizar los repostajes), la velocidad de avance de los robots, y su ncho de labor efectivos. La segunda forma es seteando el tiempo en el que se pretende ejecutar la tarea, para que el sistema calcule la cantidad de robots que se necesitan para lograrlo. Luego de setear todos los parámetros para ejecutar la labor, se ubica la unidad logística en el sitio del campo donde se realizarán los reabastecimientos de los robots. Esta unidad se geoposiciona en la plataforma para asegurar que los robots sepan exactamente dónde deben ir cuando necesiten repostar. Acto seguido se da inicio a la ejecución de la labor con un simple comando y los robots se despliegan y comienzan a trabajar de forma completamente autónoma. Mientras realizan la tarea, los robots regresan automáticamente a la unidad logística cuando necesitan repostar. Este proceso es gestionado de manera autónoma por los propios robots, que determinan cuándo es necesario realizar los repostajes basándose en datos proporcionados por sus propios sensores. El sistema permite realizar el monitoreo del posicionamiento de cada robot de forma constante y en tiempo real a partir del servicio de internet satelital Starlink. Esto permite tener una visión clara y detallada de lo que está haciendo cada unidad, incluyendo sus recorridos y el grado de avance de la labor. El sistema garantiza la seguridad y la continuidad del trabajo. Si uno de los robots sufre una rotura, el sistema envía automáticamente una señal de alerta al equipo de logística. Este equipo se encarga de retirar el robot averiado para repararlo, mientras el resto de las unidades desplegadas en el campo cubren el trabajo que debería haber realizado la unidad averiada, garantizando que la labor continúe sin interrupciones.

ARCHIVOS ADJUNTOS

Datos generales de la solución

Actividad: Agricultura
Etapa: Comercialización
Proceso: Gestión de la producción
Tecnología: Maquinarias
Postulante: Roberto
Muñoz
Ubicación: ,
,
.