Agricultura robótica: automatización desde la semilla hasta la cosecha

Por Hermes Lavallén

Robots que cosechan, vacas con accesorios tecnológicos, drones contra las plagas, satélites en órbita capturando imágenes de alta resolución…

¿Podrá la agricultura con medios digitales alimentar a la creciente población mundial y proteger animales y medio ambiente?

En las granjas del futuro, cada fase de la operación, desde la semilla hasta la cosecha, puede que algún día se automatice, parece ciencia ficción pero ya se está convirtiendo en realidad. Hoy en día, los robots dotados de inteligencia artificial pueden eliminar las malas hierbas con una precisión sobrenatural, mientras que los tractores autónomos se mueven con una eficiencia incansable por las tierras agrícolas. Los satélites pueden evaluar la salud de los cultivos desde el espacio exterior, proporcionando una gran cantidad de datos para ayudar a producir el tipo de inteligencia empresarial que antes solo era accesible para las corporaciones más grandes del mundo.

Pequeñas máquinas automatizadas pronto podrían hacerse cargo de todo el proceso de cultivo. (The Guardian)

The Guardian informa que en la zona rural de Hampshire, un robot llamado Rachel está paseando por un campo cubierto de maleza. Rachel tiene cuatro puertos USB, un receptor GPS en forma de disco y las tuercas y tornillos de un sistema llamado Lidar, a través del cual puede moverse y orientarse usando rayos láser.

A medida que se mueve, toma fotografías en primer plano de las plantas y los suelos a su alrededor, que se envían a una base de datos central.  Rachel fue diseñada por Small Robot Company.

“La agricultura de precisión está en una nueva fase de desarrollo que involucra máquinas inteligentes que pueden operar por sí mismas, lo que permitirá que la agricultura de producción sea significativamente más eficiente. La agricultura de precisión se está convirtiendo en agricultura robótica”, dijo el año pasado el profesor Simon Blackmore durante una conferencia en Asia sobre los últimos avances en agricultura robótica. Blackmore es director de ingeniería en la Universidad Harper Adams y director del Centro Nacional de Agricultura de Precisión en el Reino Unido.

Es la universidad de Blackmore la que recientemente mostró lo que algún día podría ser posible. El proyecto, denominado Hands Free Hectare y dirigido por investigadores de Harper Adams y la industria privada, cultivó una hectárea de cebada sin que una persona pusiera un pie en el campo.

El equipo rediseñó, reconectó y robotizó equipos agrícolas que iban desde un tractor japonés hasta una cosechadora de 25 años. Los drones sirvieron como exploradores para inspeccionar la operación y recolectar muestras para ayudar al equipo a monitorear el progreso de la cebada. Al final de la temporada, los granjeros robotizados recolectaron alrededor de 4.5 toneladas de cebada.

El primer proyecto mundial, dirigido por Harper Adams University y Precision Decisions, regresó después de recibir fondos AHDB (The Agriculture and Horticulture Development Board) en español (Junta de Desarrollo de la Agricultura y la Horticultura), de los agricultores y productores británicos para cultivar una cosecha de trigo de invierno, con el objetivo de mejorar la precisión de la maquinaria y así mejorar la cobertura del campo, en última instancia conduciendo a un rendimiento más competitivo.

Los errores de perforación cayeron del 2,82 por ciento en el primer año del proyecto al 0,35 por ciento este año, lo que ayudó al equipo a lograr un rendimiento general respetable de 6,5 toneladas, a pesar de una perforación tardía y calendarios ocupados. El ingeniero de mecatrónica para decisiones de precisión, Martin Abell, dijo: “Estamos satisfechos con nuestra cosecha, pero nuestro logro clave este año fue completar un equipo rodante. El año pasado, probamos una descarga en movimiento, pero no pudimos acercarnos lo suficiente el tractor a la cosechadora Sampo debido a los problemas de precisión que estábamos experimentando con los sistemas de control en ese momento. “Hemos seguido mejorando nuestro sistema en el tractor, incluida la adición de un arranque automático para que podamos arrancarlo de forma remota si es necesario. Mejoramos el piloto automático a tiempo para la perforación, lo que condujo a una mayor precisión de conducción y, por lo tanto, a una mayor cobertura de campo.

“Gracias a estas mejoras, este año, también pudimos dirigir el equipo rodante; descargar el grano de la cosechadora en un remolque detrás de nuestro tractor que iba a su lado, lo que hace que el proceso de cosecha sea mucho más eficiente y más rápido de completar. Esto era algo de lo que habíamos hablado antes de que comenzara el proyecto; Nos reímos y bromeamos y dijimos que sería la guinda del pastel y fue genial que funcionó este año.

“Aún nos involucramos un poco con el tractor a través del control remoto, solo para asegurarnos de que llegara a la línea correcta, pero una vez que estuvo allí, se condujo solo con una precisión de 5 cm. Nuestra cosechadora funcionó de forma autónoma durante todo el corte y, una vez más, completó los giros de cabecera sin problemas”.

Jonathan Gill, investigador de mecatrónica de la Universidad Harper Adams, dijo: “También asumiremos nuevos y emocionantes desafíos, incluido el trabajo en nuestro tractor para que pueda conducirse solo desde el cobertizo hasta el campo. Planeamos integrar la tecnología de los autos autónomos y necesitaremos que el tractor interactúe con su entorno, incluida, por ejemplo, la puerta para que se abra y se cierre cuando el tractor ingrese a la hectárea”.

Foto: Miembros del proyecto Hands Free Hectare, Kit de Franklin, Martin Abell, Kieran Walsh y Jonathan Gill.

El experimento de Harper Adams es el último ejemplo de cómo las máquinas están alterando la industria agrícola. Casi al mismo tiempo que la cosechadora Hands Free Hectare estaba cosechando cebada, Deere & Company anunció que adquiriría una startup llamada Blue River Technology por un total de $ 305 millones.

Blue River ha desarrollado un sistema de «ver y rociar» que combina visión por computadora e inteligencia artificial para discriminar entre cultivos y malezas. Golpea al primero con fertilizantes y bombardea al segundo con herbicidas con tal precisión que puede eliminar el 90 por ciento de los productos químicos utilizados en la agricultura convencional. No son solo las tierras agrícolas las que reciben la ayuda de los robots. Una empresa de California llamada Abundant Robot ics , surgida del instituto de investigación sin fines de lucro SRI International, está desarrollando robots capaces de recoger manzanas con brazos similares a una aspiradora que succionan la fruta directamente de los árboles en los huertos.

“Los robots tradicionales fueron diseñados para realizar tareas muy específicas una y otra vez. Pero los robots que se utilizarán en aplicaciones agrícolas y alimentarias tendrán que ser mucho más flexibles que lo que hemos visto en las plantas de fabricación de automóviles para hacer frente a la variación natural en los productos alimenticios o el entorno exterior”, dijo Dan Harburg, asociado en la firma de capital de riesgo Anterra Capital, que anteriormente trabajó en una startup con sede en Massachusetts que fabricaba un brazo robótico capaz de agarrar fruta.

Esto significa que las nuevas empresas de robótica centradas en la agricultura tienen que diseñar sistemas desde cero, lo que puede llevar tiempo y dinero, y sus robots deben poder completar múltiples tareas.

Geoprocesamiento a escala planetaria

Se necesitará más que un ejército de tractores robóticos para producir una cosecha exitosa. La granja del futuro dependerá de drones, satélites y otros instrumentos aéreos para proporcionar datos sobre sus cultivos en tierra.

Empresas como Descartes Labs , por ejemplo, emplean el aprendizaje automático para analizar imágenes satelitales para pronosticar los rendimientos de soja y maíz.  Esta startup, recopila cinco terabytes de datos todos los días de múltiples constelaciones de satélites, incluidas la NASA y la Agencia Espacial Europea. Combinado con lecturas meteorológicas y otras entradas en tiempo real, Descartes Labs puede predecir los rendimientos de los campos de maíz con una precisión del 99 por ciento. Su plataforma de inteligencia artificial puede incluso evaluar la salud de los cultivos a partir de lecturas infrarrojas.

Foto: Aplicación para expertos, se utiliza para la validación de marcadores y la identificación de condiciones específicas del terreno.

La agencia estadounidense Darpa otorgó recientemente a Descartes Labs $ 1.5 millones para monitorear y analizar los rendimientos de trigo en el Medio Oriente y África. La idea es que los pronósticos precisos pueden ayudar a identificar las regiones en riesgo de malas cosechas, lo que podría provocar hambrunas y disturbios políticos. Otra empresa llamada TellusLabs de Somerville, Massachusetts, también emplea algoritmos de aprendizaje automático para predecir los rendimientos de maíz y soja con una precisión similar a partir de imágenes satelitales.

Los agricultores no tienen que llegar a la órbita para obtener información sobre sus tierras de cultivo. Una startup en Oakland, Ceres Imaging, produce imágenes de alta resolución a partir de cámaras multiespectrales que vuelan a través de campos a bordo de pequeños aviones. Las instantáneas capturan el paisaje en diferentes longitudes de onda, identificando información sobre problemas como el estrés hídrico, además de proporcionar estimaciones de los niveles de clorofila y nitrógeno. Las imágenes con etiquetas geográficas significan que los agricultores pueden ubicar fácilmente las áreas que deben abordarse.

Creciendo desde el interior

Incluso la mejor inteligencia, ya sea de drones, satélites o algoritmos de aprendizaje automático, se verá desafiada a predecir los problemas impredecibles que plantea el cambio climático. Esa es una de las razones por las que cada vez más empresas están apostando por la agricultura en lo que se llama agricultura de ambiente controlado. Hoy en día, eso no solo significa invernaderos de lujo, sino todo, desde granjas verticales automatizadas del tamaño de un almacén hasta salas de cultivo administradas por robots, en el medio de las ciudades.

Foto: Interior de AeroFarms en Newark, Nueva Jersey.

Los defensores de estos nuevos conceptos argumentan que estas granjas interiores de alta tecnología pueden producir rendimientos mucho más altos al tiempo que reducen drásticamente el uso de agua y los insumos sintéticos como fertilizantes y herbicidas.

Iron Ox , de San Francisco, está desarrollando invernaderos urbanos de un acre que serán operados por robots y, según se informa, serán capaces de producir el equivalente a 30 acres de tierras de cultivo. Impulsado por inteligencia artificial, un equipo de tres robots se encargará de toda la operación de plantar, nutrir y cosechar los cultivos.

La startup de agricultura vertical Plenty, también con sede en San Francisco, utiliza inteligencia artificial para automatizar sus operaciones y obtuvo un voto de confianza de $ 200 millones del SoftBank Vision Fund a principios de este año. La compañía afirma que su sistema usa solo el 1 por ciento del agua consumida en la agricultura convencional y produce 350 veces más productos. Plenty es parte de una nueva cosecha de granjas urbanas, incluidas Bowery Farming y AeroFarms.

Todos estos avances, desde los granjeros robotizados hasta los invernaderos automatizados, pueden necesitar ser parte de un futuro en el que casi 10 mil millones de personas habitarán el planeta para 2050. Una estadística frecuentemente citada de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación dice el mundo debe impulsar la producción de alimentos en un 70 por ciento para satisfacer las necesidades de la población. Puede que la tecnología no salve al mundo, pero ayudará a alimentarlo.