Financiado por la Unión Europea, el proyecto RHEA está centrado en el diseño, desarrollo y verificación de una nueva generación de sistemas automáticos y robóticos. Expertos de ocho países comunitarios trabajan en la puesta a punto de una flota robótica compuesta por dos unidades móviles aéreas y tres unidades móviles terrestres que estará coordinada para la realización, de forma totalmente automatizada, de operaciones agrícolas en campo, como la detección y eliminación de malas hierbas.

Adolfo Moya, Constantino Valero y Miguel Garrido.Grupo LPF_TAGRALIA. ETSI Agrónomos. Universidad Politécnica de Madrid.

Vista posterior de las diferentes unidades móviles terrestes con los diferentes implementos

Entre los objetivos del RHEA se cuenta el de disminuir en un 75% el uso de agroquímicos para mejorar la calidad del cultivo y contribuir a la seguridad alimentaria, así como reducir los costes de producción haciéndola a la vez más sostenible. Todo ello será posible gracias a la labor conjunta de una flota de pequeños robots heterogéneos, terrestres y aéreos, que estarán equipados con sensores de última generación, mejores actuadores y algoritmos de control y decisión más precisos.

Para ello, bajo el marco del RHEA se ha desarrollado una flota de cooperación de robots (tres unidades móviles terrestres + tres implementos diferentes + dos unidades aéreas) destinada al control de las malas hierbas tanto química como físicamente (de forma mecánica y térmica), como pulverizando sobre árboles, cubriendo una gran variedad de cultivos europeos.

Se trata de una oportunidad única para reunir y financiar un gran número de grupos de investigación y empresas multidisciplinares que nos permitirá avanzar dando pasos decisivos hacia la aplicación práctica y generalizada de las técnicas de agricultura de precisión. El éxito de RHEA nos brindará una nueva forma de aplicar sistemas automatizados a cultivos agrícolas y forestales que tendrá un impacto significativo en la mejora económica y agroambiental así como en el mantenimiento de la sostenibilidad de las zonas rurales permitiendo su apertura a la oferta de nuevos trabajos tecnológicos.

Constantino Valero, Miguel Garrido y Adolfo Moya, miembros de LPF_TAGRALIA, en la presentación del proyecto en Agritechnica

El proyecto, que comenzó en agosto de 2010 y concluirá en mayo 2014, con una demostración que se celebrará en las instalaciones del CSIC-ICA en Arganda del Rey (Madrid), comprende igualmente la difusión de sus resultados a fin de servir como una experiencia para las diferentes entidades que participan en la mecanización agrícola. Por ello, algunos de los miembros del RHEA acudieron a la última edición de la feria Agritechnica, el pasado mes de noviembre en Hannover (Alemania), donde exhibieron unas réplicas de las unidades terrestre y área.

Concepto del proyecto

El manejo robótico de las plagas se llevará a cabo en dos escenarios diferentes. Para el control de malas hierbas en los cultivos anuales, el diagnóstico inicial del problema se llevará a cabo mediante la inspección periódica de los campos utilizando unidades aéreas. Esta información será georreferenciada con el fin de hacer posibles los tratamientos específicos en el lugar requerido. Los programas de ordenador están diseñados para el proceso de toma de decisiones. Cada táctica individual (control químico o físico) se evaluará teniendo en cuenta su eficacia y rentabilidad. Las decisiones sobre el tratamiento se basarán en la información almacenada y estado actual de las malas hierbas.

La distribución de todas las unidades de tierra de la flota y sus rutas a seguir serán planeadas. La actuación de todos los vehículos de la flota será coordinada para lograr la máxima eficacia de control de malezas, un daño mínimo a los cultivos y una relación óptima de coste/beneficio. Las unidades aéreas controlarán el estado general de la misión, identificando y resolviendo cualquier mal funcionamiento de la flota, informando de ello al operador. Para el control de plagas en cultivos leñosos (agrícola o forestal) la pulverización en línea se llevará a cabo utilizando diferentes tipos de rociadores de chorro de aire controlados por sensores. Con el fin de lograr estos objetivos, se requerirán numerosas innovaciones en diversos campos: sistemas de percepción, sistemas de visión de seguridad, sistemas de actuación, comunicación y localización, interfaces gráficas de usuario, etc.

Las especificaciones del equipo

La estación base es el punto de interacción entre las unidades móviles y el operador humano. Se compone de una caseta ubicada junto al campo de trabajo, equipada con un ordenador y un software especialmente diseñado para planificar y controlarlas misiones de las unidades terrestres y aéreas. Un dispositivo inalámbrico y una antena de GPS han sido instalados para permitir una comunicación en tiempo real con cada una de las unidades móviles y corregir la señal de cada receptor GPS de éstas.

Las unidades móviles terrestres (Ground Mobile Units, GMU) se basan en un tractor Boomer T3050 de la marca New Holland, con una longitud de 1,7m y un peso total de 1,6 t. Además del motor estándar de 47 CV, están equipadas con una pila de combustible y un panel solar para llevar a cabo la alimentación necesaria para el trabajo autónomo y la detección de malas hierbas (sensor láser, GPS, cámara de visión, sistemas de comunicación, etc.)

Hexacóptero (unidad móvil aérea).

Las unidades aéreas se basan en un hexacóptero (AR200 AirRobot) con un peso de 1,6 kg y una carga útil de 680 g. Estas unidades son capaces de transportar y controlar las pequeñas cámaras que monitorizan los campos con el fin de adquirir los datos pertinentes con una alta precisión (25-100 cm).

Para el control químico de malas hierbas en trigo, las unidades aéreas generarán mapas de infestación, proporcionando posteriormente esta información a una flota autónoma de pulverizadores medianos. Estos vehículos estarán equipados con GPS, sensores, sistemas de control, sistemas de inyección de vanguardia y electroválvulas para la realización de un pulverizado diferenciado del herbicida en las diferentes zonas de campo.

Para el control físico de malas hierbas en maíz, aunque la exploración aérea proporcionará información básica sobre la extensión y localización de las malas hierbas en la parcela, la detección real de la maleza se realizará con una cámara situada en la parte delantera del vehículo. Esta información será facilitada en línea para un sistema de accionamiento mixto, mecánico-térmico. Para el control mecánico no selectivo, en la zona entre hileras, se utilizarán unos cultivadores. Para el control térmico selectivo, dentro de la hilera, se utilizarán unos quemadores de gas de petróleo licuado (LPG).

Miembros del proyecto RHEA

España: Centro de Automática y Robótica, CSIC-UPM; Instituto de Ciencias Agrarias, CSIC; Instituto de Agricultura Sostenible, CSIC; ETSI Agrónomos y ETSI Industriales Universidad Politécnica de Madrid; Facultad de Informática, Universidad Complutense de Madrid; Soluciones Agrícolas de Precisión S.L.
Italia: Università degli Studi di Firenze; Università di Pisa; CM Srl.
Francia: IRSTEA; CNH France S.A.
Bélgica: CNH Belgium NV.
Austria: CogVis GmbH;
Forschungszentrum Telekommunikation Wien Ltd.
Alemania: Air Robot GmbH;
Suiza: Bluebotics S.A; Cyberbotics Ltd.
Grecia: Tropical S.A.