Flotas de Robots Para Una Agricultura Eficaz a.barrientos - TTC -Jul-2015

Proyecto RHEA

FLOTAS DE ROBOTS PARA UNA AGRICULTURA EFICAZ

[email protected]

Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]

barrientos

Nuevo sello

ROBOTS EN AGRICULTURA

!  Aumento de la Demanda !  Disminución de la mano de obra !  Impacto ambiental

Algunos argumentos


ELEVADA DEMANDA DE PRODUCTOS AGRICOLAS

42% de la humanidad depende de la agricultura, la caza, la pesca o la silvicultura para su subsistencia (FAO)


EVOLUCION DE LA DEMANDA DE PRODUCTOS AGRICOLAS

Source: Foreign Agricultural Service, Official USDA Estimates http://apps.fas.usda.gov/psdonline/psdQuery.aspx

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

1960

/1961

19

62/19

63

1964

/1965

19

66/19

67

1968

/1969

19

70/19

71

1972

/1973

19

74/19

75

1976

/1977

19

78/19

79

1980

/1981

19

82/19

83

1984

/1985

19

86/19

87

1988

/1989

19

90/19

91

1992

/1993

19

94/19

95

1996

/1997

19

98/19

99

2000

/2001

20

02/20

03

2004

/2005

20

06/20

07

2008

/2009

20

10/20

11

2012

/2013

20

14/20

15

Producción Mundial Grano (1000 MT)


LA MANO DE OBRA AGRÍCOLA DISMINUYE

Fuente Eurostat 2007

España 2007: 967.680


Aumento demanda + Disminución mano de obra

AGRICULTURA INTENSIVA MECANIZACIÓN DE LA AGRICULTURA

Problema

SOLUCIÓN


AGRICULTURA INTENSIVA DE EXTERIORES " TENDENCIA A RECURSOS POR EXCESO

Tierra, agua, fertilizantes, energía, productos fitosanitarios


AUMENTO DE CONSUMO DE PRODUCTOS FITOSANITARIOS (INSECTICIDAS, FUNGICIDAS, HERBICIDAS)


REGULACION DE APLICACION DE PRODUCTOS FITOSANITARIOS •  Real Decreto 1311/2012, de 14 de septiembre, por el que se establece el marco de

actuación para conseguir un uso sostenible de los productos fitosanitarios: •  Anexo I Principios generales de la gestión integrada de plagas

•  Los organismos nocivos deben ser objeto de seguimiento mediante métodos e instrumentos adecuados, cuando se disponga de ellos. Estos instrumentos adecuados deben incluir, cuando sea posible, la realización de observaciones sobre el terreno y sistemas de alerta, previsión y diagnóstico precoz, apoyados sobre bases científicas sólidas, así como las recomendaciones de asesores profesionalmente cualificados

•  Los usuarios profesionales deberán limitar la utilización de productos fitosanitarios y otras formas de intervención a los niveles que sean necesarios, por ejemplo, mediante la reducción de las dosis, de la frecuencia de aplicación o mediante aplicaciones fraccionadas, teniendo en cuenta que el nivel de riesgo que representan para la vegetación debe ser aceptable y que no incrementan el riesgo de desarrollo de resistencias en las poblaciones de organismos nocivos.


ALGUNOS DATOS •  Consumo anual de herbicidas en EU: 140.000 Tons

•  Retorno económico estimado: por 1€ de herbicida retonanr 4 € de cultivo

•  Pero esto no tiene en cuenta el coste ambiental

•  Se estima que solo un 0.1% del herbicida es útil (alcanza su objetivo)


Agricultura Intensiva + Optimizacion de recursos

AGRICULTURA DE PRECISION ROBOTIZACIÓN DE LA AGRICULTURA

Problema

SOLUCIÓN


Cosechado con monitoreo del rendimiento

Estimación del rendimiento

Decisiones particularizadas para cada zona

Preparación y Siembra selectiva

Evaluación y tratamiento de plagas ajustado Evaluación de daños

Muestreo georeferenciado del suelo de cultivo

Análisis detallado

Seguimiento

Agricultura de precisión


AGRICULTURA DE PRECISION =

ACCION CLÁSICA DE CONTROL

Control de Plagas


16

MAQUINARIA AGRÍCOLA ROBOTIZADA UAV con SISTEMAS DE CAPTACION

ACTUACION MEDICION


RHEA ROBOT FLEETS FOR HIGHLY EFFECTIVE AGRICULTURE AND FORESTRY MANAGEMENT

18

•  Orientado hacia la agricultura de precisión •  Uso de una flota de pequeños robots Terrestres y Aéreos, para la localización y

eliminación de malas hierbas y plagas heterogéneas, minimizando el uso de los productos químicos (hasta un 75%) , la energía y el tiempo

+


19

7º FP Collaborative Project (Large-scale Integrating Project.)

•  8 países

•  19 grupos de 15 instituciones (España: 7 grp. 4 inst)

•  Multidisciplinar

•  Agricultura y montes

•  Robótica

•  Visión artificial

•  Ciencias de la computación

•  Comunicaciones

•  Coordinado desde el CAR CSIC-UPM



•  Cultivos •  Herbáceos de hilera ancha (tomate industrial, maíz, fresa, girasol y algodón), •  Herbáceos de hilera estrecha (cereales de invierno: cebada y trigo) •  Leñosos (nogales, almendros, olivos e incluso diferentes cultivos forestales como

aquéllos destinados a energías renovables u otros fines)

•  Modo de eliminación de malas hierbas •  Físicos •  Químicos •  Mecánicos

ENFOQUE HETEREOGÉNEO


VENTAJAS

Maquinaria pesada tradicional

Flota de pequeños robots

Productividad Estándar Igual o mejor

Seguridad Peligro en caso de fallo Robots pequeños"menos peligro Capacidad sensorial

Robustez Un fallo implica PARAR Se replanifica la misión con los robots restante

Efectividad Estándar. Función del número de herramientas transportadas

Cada robot equipado con herramienta específica. Mayor especialización=eficiencia

Flexibilidad Difícil adaptación a NUEVAS tareas Los robots necesarios se modifican (sensores o actuador)

Impacto Alto (erosión, compactación) Muy Bajo (tamaño, peso)

Mano de obra Un operador por vehículo Un teleoperador SUPERVISOR para la flota

Disponibilidad Se precisa buena visibilidad Posible operación nocturna



23

RHEA – CONCEPTO DE OPERACIÓN SERVICIO


CONCEPTO DE MISION


COMPONENTES Estación

Base

AMU

GMU


ESTACIÓN BASE


GUI

Basado en WeBots Permite definir la misión , simularla, validarla y monitorizarla


LA FLOTA

Robots Terrestres (GMU) Robots Aéreos (AMU)


RHEA:UNIDADES AÉREAS (AMU)


AMU CARACTERISTICAS Autonomous Mobile Unit

Características AR 2000

Envergadura 2,2 m

Peso 4,5 Kg + Bateria (2 kg)

Maximo PayLoad 1,5g (ampliable a 3 Kg con menor bat)

Velocidad maxima de aire 12 m/s

Autonomía de vuelo 40 mn (en estacionario)

Número de rotores 6 (motores brushless)

Modo de Navegacion Way-Points Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]

CÁMARA

Características de las cámaras

Modelo Sigma Merril DP2

Tamaño de la imagen 4800 x 3200 x 3

Control optica Manual

Uso de filtros Una sin filtro NIR

Acoplamiento a UAV Acople rápido

Estabilización Por gravedad

Modo de toma de imagen En estático

Tiempo de captura de imagen 6 segundos

Almacenamieto de imágenes SD card Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]

MISION AÉREA •  PLANIFICACION

•  Determinacion de la altura de vuelo (funcion de parámetros de cñamara y requerimientos de resilucion)

•  Descomposicion del terreno en celdas •  Reparto del terreno entre los 2 UAV •  Planificación de ruta pra cada UAV , minimizando recorridos y considerando seguridad

(disancia entre UAV) •  EJECUCION

•  Despegue •  Vuelo a WayPoint. •  Toma de foto en hovering •  Aterrizaje

•  POSTPROCESADO •  Mosaicado •  Idenficación georeferenciada de rodales


LA MISIÓN DE LOS UAV

1.  Despliegue de UAV cerca de la zona objetivo 2.  Introducción de objetivos a través del planificador de misión

3.  El planificador de la misión calcula las trayectorias y las muestra al operador.

4.  El operador valida la misión o itera en el paso 2

1 2 3 1

2 1 3 4

5.  Los UAV ejecutan el plan de vuelo 6.  Se recompone el mapa para identificar y localizar la maleza


RHEA: UNIDADES TERRESTRES (GMU)


CARACTERÍSTICAS AMU

Basados en New Holland boomer 3050 - 1900 Kg (3x1,8m) – Tracción 4x4 Velocida de trabajo 3 Km/h Pendiente máxima 15 º Obstáculos de +- 20 cm Gasóleo + complementado con Bateria de Hidrógemo + Célula solar Equipado con cámaras VS-VISTEK (procesamiento con Compact-RIO) y Láser Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]

COMPONENTES GMU

New Holland Boomer 3050 CVT


GMU. ESQUEMA HW


FUMIGACIÓN ÁRBOLES

2 columnas con 4 boquillas articuladas cada una Las copas se detectan mediante ultrasonidos


+

AJUSTE DE LA DOSIFICACIÓN EN ÁRBOLES


APLICACIÓN DE HERBICIDA

12 boquillas separadas 50 cm, activadas selectivamente por solenoide


ELIMINACION DE MALAS HIERBAS MEDIANTE LLAMA O EROSION

3 m de ancho 4 boquillas de llama y 4 fresas Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]

RHEA EN ACCION (DEMOSTRACION)


RESULTADOS


Proyecto RHEA

FLOTAS DE ROBOTS PARA UNA AGRICULTURA EFICAZ

[email protected]


barrientos

Nuevo sello

Flotas de Robots Para Una Agricultura Eficaz a.barrientos - TTC -Jul-2015

Documents

Transcript of Flotas de Robots Para Una Agricultura Eficaz a.barrientos - TTC -Jul-2015