Un trabajador del campo 100 % autónomo

En la ETH de Zúrich se ha desarrollado un robot que elimina mecánicamente la maleza que crece entre los cultivos. «Rowesys» se pone fácilmente en marcha mediante control remoto y hace innecesario el uso de herbicidas.

La diversidad de las especies está en peligro. Los ecosistemas están sobrecargados. Hay un exceso de pesticidas en las aguas subterráneas y en el aire: el mundo necesita urgentemente una agricultura más sostenible. El creciente número de planteamientos innovadores, como el sistema robótico de desbrozado (Robotic Weeding System o Rowesys, para abreviar) desarrollado en la ETH de Zúrich, son la prueba de que la transformación es posible. Este proyecto demuestra que no es necesario renunciar a los beneficios para prescindir de los productos químicos para eliminar maleza, hongos y plagas. Los prototipos de Rowesys son especialmente apropiados para su uso en campos de remolacha, los cuales requieren un control de malezas muy exhaustivo. Mientras que otras soluciones solo se concentran en la reducción del uso de pesticidas, por ejemplo utilizando métodos que fumigan únicamente zonas específicas, el robot ETH prescinde completamente del uso de herbicidas. Elimina la maleza que crece en el suelo entre las filas de plantas, gira al llegar al final del terreno y continúa con la siguiente fila. Este robot autónomo también es capaz de sortear el lodo o las rocas que encuentre en su camino. Pascal Lieberherr, iniciador del proyecto y estudiante del máster en robótica, sistemas y control en la ETH de Zúrich, se percató de cuáles eran los desafíos de la cadena alimentaria durante sus prácticas en el sector del procesamiento de alimentos. Hoy en día, está especialmente interesado en una pregunta clave: ¿cómo podemos alimentar a la humanidad sin que esto suponga una carga para la naturaleza?

Cultivos eficientes

El equipo, formado por estudiantes de ingeniería eléctrica y mecánica de la ETH de Zúrich y por estudiantes de diseño industrial de la Universidad de Ciencias Aplicadas del Noroeste de Suiza (FHNW), ha desarrollado un concepto de locomoción muy sólido. El vehículo es propulsado por cuatro motores de rueda para patinetes eléctricos con una transmisión compacta debido al poco espacio disponible entre las filas de cultivo.

Motor DC RE 50 Cada eje de rueda de Rowesys puede girar 180 grados a ambos lados y es controlado por una unidad motriz que consta de un motor DC RE 50, un reductor planetario GP 62 para reducir la velocidad y un encoder. Este motor ofrece una gran eficiencia general y energética, así como una potencia extrema.

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Más información sobre el proyecto Rowesys:
rowesys.ethz.ch
 

Un sistema de amortiguación mediante muelle mecánico garantiza que las ruedas, que pueden controlarse individualmente, estén siempre en contacto con el suelo y continúen trabajando de manera fiable incluso con las rejas de arado bajo tierra. Esto es muy importante, ya que un simple fallo podría dañar el cultivo y reducir la cosecha. Por otro lado, la distribución equilibrada del peso evita que el suelo se compacte en determinadas zonas.

Además de la fiabilidad del proceso, la facilidad de uso era otro aspecto prioritario para Pascal Lieberherr y su equipo. Como resultado, Rowesys no precisa GPS y se puede controlar de forma remota con gran comodidad. Para una nueva versión del robot, está planificado que este se desplace hasta el campo y regrese a su lugar de almacenamiento por sí solo. Dos baterías de gran potencia garantizan un turno de trabajo de ocho horas.

Viento, enfermedades y plagas

Dos sensores visuales se encargan de la navegación en el campo. Mientras la cámara delantera detecta las filas de plantas, la cámara orientada hacia el suelo distingue entre maleza y cultivo. El software, que ha sido programado especialmente para este fin, analiza las imágenes de la cámara delantera para identificar las áreas verdes y, con ello, la dirección de la fila de cultivo. También está planificada la implementación de un software con capacidad de aprendizaje para el análisis de las imágenes del suelo. El objetivo es ampliar el uso del software a otros cultivos, como el maíz.

El desarrollo del software planteó varios retos. Uno de ellos fue que las ráfagas de viento cambiaban la posición de las hojas en cuestión de segundos. El sistema debía reinterpretar inmediatamente los cambios rápidos en las imágenes y reaccionar en consecuencia. Aún queda mucho trabajo por hacer en el área de la detección de enfermedades o plagas en las plantas.

La estupenda acogida que tuvo el proyecto cuando fue presentado en el verano de 2020 terminó de convencer a Pascal Lieberherr de que el desarrollo del robot agrícola inteligente debe continuar. En junio de 2021 se celebró la competición agroalimentaria para la evaluación de robots (ACRE, por sus siglas en inglés). La iniciativa recibió el apoyo de Horizon, el programa marco europeo de investigación e innovación. Los robots móviles para uso agrícola compitieron entre sí, lo que ofreció a Rowesys la oportunidad perfecta para demostrar sus capacidades en un escenario internacional.

Para el equipo de ETH era importante que el robot fuera fácil de usar. No necesita navegación por GPS y los desarrolladores están planeando una nueva versión que será incluso capaz de regresar a su lugar de almacenamiento por sí mismo.

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Steffen Imanuel Denker, maxon