LOS ROBOTS EN LA AGRICULTURA MODERNA

DUBADIER NAJAR MORENO C.C.15879484

PROFESOR IVAN DARIO ARISTIZABAL

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS SEDE MEDELLN 2008

INTRODUCCION

Desde el principio de los tiempos, el hombre ha deseado crear vida artificial. Se ha empeado en dar vida a seres artificiales que le acompaen en su morada, seres que realicen sus tareas repetitivas, tareas pesadas o difciles de realizar por un ser humano. Antiguamente los robots eran conocidos con el nombre de autmatas, y la robtica no era reconocida como ciencia, es mas, la palabra robot surgi hace mucho despus del origen de los autmatas. Estos primeros autmatas utilizaban, principalmente, la fuerza bruta para poder realizar sus movimientos. A las primeras maquinas herramientas que ayudaron al hombre a facilitarle su trabajo no se les daba el nombre de autmata, sino ms bien se les reconoca como artefactos o simples maquinas. Gracias a que el hombre cada vez contina avanzando en su bsqueda por mejorar su estilo de vida y reducir en cierto grado los costos que le generan el uso de mano de obra humana, el hombre de hoy ha logrado combinar los conceptos de la mecnica, la electrnica y la sistemtica para crear un ser artificial que tuviera la capacidad de generar acciones sin necesidad de que el hombre lo estuviera dirigiendo. Este gran ingenio desarrollado por el hombre parece haber salido de las pelculas de ciencia ficcin, uno de sus mayores avances en la agroindustria es el diseo de los robots capaces de realizar labores agrcolas, que es una proliferacin lgica de la tecnologa de la automatizacin aplicada a los biosistemas tales como la agricultura, la silvicultura, las industrias pesqueras y otras afines.

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OBJETIVOS

Conocer las tareas agrcolas en las que se puede utilizar el computador, los autmatas programables y los robots como herramientas. Enfocar nuestros conocimientos agrcolas desde un punto de vista de las nuevas tecnologas. conocer la evolucin que sufrir la agricultura gracias a este tipo de tecnologas, ya que presentan una gran perspectiva para el futuro. Analizar la utilidad que pueden dejar los robots en la agricultura. transmitir la necesidad de la automatizacin y robotizacin del sector agropecuario, basados en el control climtico de invernaderos, automatizacin de los viveros, recoleccin, postrecoleccin, etc.

Conocer algunos robots que se han creado en la actualidad y que estn siendo utilizados en el manejo de prcticas agrcolas.

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GENERALIDADES Ctricos -------- (2007). Los posibles jornaleros del futuro en California sern el sueo de muchos patrones: sern incansables, sin problemas con las autoridades de inmigracin y hasta un 50 por ciento ms baratos que la mano de obra actual. Varias empresas y universidades californianas estn desarrollando una nueva generacin de robots agrcolas que podran reemplazar a la mano de obra humana en la recoleccin de frutas, una tarea que requiere gran precisin y que, hasta ahora, es demasiado delicada para la maquinaria. La compaa Vision Robotics, con sede en San Diego, California, est trabajando en dos tipos de robots agrcolas para la recoleccin de la naranja que utilizan tecnologa de imagen digital. "El primer tipo, llamado 'Scout', escanea los rboles para localizar las naranjas, contarlas y averiguar su tamao exacto", explic a EFE Derek Morikawa, presidente de Vision Robotics. (Ver foto 1). El segundo robot, llamado "recolector" y provisto de varios brazos mecnicos, procesa la informacin enviada por el "Scout" y retira las naranjas sin daarlas, aadi. (ver foto 1). El primer prototipo empezar a producirse dentro de dos aos y el segundo saldr al mercado en tres aos y medio, dijo Morikawa, que estima que juntos costarn unos 500.000 dlares ( --------, 2007).. Pese a su precio, el presidente de Vision Robotics se mostr optimista sobre la demanda que podran generar y aadi que han apreciado un gran inters entre los productores estadounidenses de ctricos (--------, 2007).

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Pepinos Foto 2. Muestra un robot cosechador de pepino. Con su habilidad de articular y manipular, este sistema robtico fue desarrollado para ser capaz de trabajar en la inclinacin. Este robot detecta con facilidad los frutos que cuelgan de las ramas. Su sensor visual debe ser capaz de diferenciar el sector de las frutas maduras de hojas verdes y tallos, adems diferenciar los frutos inmaduros ya que suelen ser cosechados. Este robot, esta provisto de una cmara de televisin monocromtica con 850 nm de longitud de onda de interferencia, con filtros pticos que se utilizan para discriminar la fruta sobre la base de su reflectancia espectral (Kondo et al., 1994a). En su efector final, se instalaron un detector de pednculo, un cortador y los dedos, para que el sensor visual pueda detectar la posicin del pednculo y cortarlo. Este proyecto se colabor con una empresa de maquinaria agrcola. (Laboratory of Agricultural Systems Engineering, 2008a).

Tomates Foto 3 muestra un robot cosechador de tomate. Este robot consta de 4 componentes; manipulador, efector final, sensor visual, y dispositivo de desplazamiento. En este sentido se describen los componentes: Con siete grados de libertad el manipulador que se utiliza para la cosecha de tomate de mayor tamao y otro mas pequeo para los frutos de tomate cherry como se muestra en la (Foto 4 y 5) (Kondo et al., 1993, 1994c, 1995a). Esta manipulacin podra tener un alto desperdicio de la cosecha, por la recoleccin de frutos verdes. Para evitar ese problema el manipulador fue adaptado de dos brazos con articulaciones compuestos de prismas en rotacin y cinco brazos con articulaciones. La longitud de la parte del brazo superior y el brazo inferior son 250 mm y 200 mm, mientras que los brazos con articulaciones prismticas son de 200 mm en direccin horizontal y 300 mm en direccin vertical.

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Para la cosecha final se han desarrollado dos tipos efectores, la base de uno es de mayor tamao y es para la fruta de tomate comn (Monta et al., 1994, Foto.4) y la base del otro es para el sector de las frutas de tomate cherry (Foto.5). Los anteriores efectores tienen dos dedos con una almohadilla de succin. La almohadilla de succin neumtica es capaz de separar una fruta del pednculo mediante un ventilador conectado en el efector final. Si la fruta no esta en la posicin adecuada, el manipulador se traslada para que el efector final quede en la posicin correcta (en el ombligo del tomate). La fruta cosechada es transportada a un contenedor a travs de un tubo entre el efector final y el envase (Kondo et al., 1995e). Una cmara CCD de color es utilizada para discriminar los frutos de sus tallos y hojas sobre la base del R (red), B (brown), G (green), ya que los frutos de tomate maduros son de color rojo (Kondo et al., 1996c). Las posiciones de los frutos pueden ser detectados fundamentalmente por la visin binocular estreo. El robot fue montado sobre cuatro ruedas que se pueden desplazar automticamente mediante un dispositivo. Este tipo de dispositivo para desplazamiento es comercializado como un vehculo para el transporte en invernadero. (Laboratory of Agricultural Systems Engineering, 2008b).

Fresas Dos tipos de recoleccin de fresas con robots han sido desarrollados. Una de ellas es para el sistema hidropnico (Foto. 6) y el otro es para cultivos en el suelo. Desde la planta los sistemas de formacin de los frutos son diferentes unos de otros, para esto son obligatorios dos diferentes tipos de robots, pero estos robots tienen componentes similares. El robot 2008c). cosechador de fresa fue creado con la colaboracin de una empresa de maquinaria agrcola. (Laboratory of Agricultural Systems Engineering,

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Uvas Foto 7. Muestra un robot para trabajar en la via (Kondo, 1995f). En campo abierto el perodo de cosecha es tan corto que un robot no podr ser capaz de hacer otra operacin. Para hacer eficaz el perodo de trabajo del robot, ya se desarrollaron varios efectores finales (Kondo et al., 1996d, Monta et al., 1995a). Este robot tiene un manipulador de coordenadas polares con cinco grados de libertad. El manipulador final puede ser trasladado en plano horizontal por debajo de los tutorados a una velocidad constante bajo el control del PC. La longitud del brazo es de 1,6 m, y el cerebrovascular es de 1 m. En nuestro laboratorio se diseo un robot con un efector para la cosecha final (Foto 8), un efector final para el raleo, un efector final para el embolsado, que se adjuntan al final del manipulador y una boquilla de pulverizacin. Este es un robot ms grande que el robot de recoleccin de tomate y su peso es de aproximadamente 200kg. Un dispositivo rastreador para el desplazamiento se prepar para montar el robot. (Laboratory of Agricultural Systems Engineering, 2008d). Crisantemo Foto 9. Muestra un robot con sistema de corte y transplante de crisantemo (Monta et al., 1995b, Kondo et al., 1996b, 1997a). El sistema se compone principalmente de tres secciones: una sistema de suministro de corte, un dispositivo de eliminacin de la hoja (Foto 10) y un dispositivo transplante (Foto3). En primer lugar, un conjunto de corte se pone en un tanque de agua. Los cortes se llevan a cabo en el agua por las vibraciones del tanque. Los esquejes cortados son recogidos por un manipulador basado en la informacin de posicin de corte por una cmara de televisin. En segundo lugar, otra cmara de televisin reconoce la forma de los esquejes transferidos desde el tanque de agua por el manipulador y detecta su posicin y direccin. La cmara de televisin indica la posicin de agarre del esqueje para otro manipulador. En tercer lugar, el manipulador mueve el esqueje para que un dispositivo realice la eliminacin de hojas. Por ltimo, los esquejes son transplantado en una charola por un dispositivo de plantacin. Este proyecto robtico es cooperado con JA y una empresa de electrnica (Foto 4). (Laboratory of Agricultural Systems Engineering, 2008e).

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ANALISIS DE INFORMACIONLa agricultura del futuro va a tener la gran necesidad de implementar seres capaces de satisfacer todas las necesidades del cultivo, entre esas quizs la labor mas importante es la cosecha, pues son el objetivo principal de la agricultura comercial, para tal labor el implemento de estos robots son la gran alterativa de volver mas eficientes los cultivos, multiplicando as el tiempo de trabajo que normalmente realizan los seres humanos, estos seres autmatas llegan con una gran expectativa para muchos cultivos. Los ctricos, por ser un cultivo que presenta una estructura alta y muy amplia requieren de herramientas para jalar los frutos, haciendo que se golpeen contra el suelo, lo que hace que se acelera la maduracin del ctrico. El robot cosechador de ctricos llega con esa gran ventaja de alcanzar aquellos lugares altos a donde el hombre no puede llegar, permitiendo que los frutos obtengan una larga vida en poscosecha, adems la gran agilidad que tienen esta maquina para realizar estas labores en un corto tiempo, va a lograr que muchos productores disminuyan el alto costo de cosecha, por el uso de mano de obra humana y adems ayudara a evitar los inconvenientes que tienen los cosechadores en el campo. El pepino es una de las hortalizas que mayor cuidado demanda en la cosecha, por pertenecer a la canasta familiar y por ser uno de los frutos que suele ser cosechado inmaduro. El robot cosechador de pepino fue diseado con una caracterstica principal, que es cosechar solamente los frutos maduros y adems tiene la gran agilidad de diferenciar los frutos de las hojas y pednculos, la cual lo hace una maquina muy eficiente, esta gran maquina tiene fue desarrollada para un excelente desempeo en los invernaderos, los cuales presentan unas caractersticas particulares, que son camas y calles homogneas, esta gran particularidad de los invernaderos hace que el robot cosechador de pepino no necesite de una persona que lo este supervisando, lo nico que requiere es de un monitoreo.

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El cultivo de tomate es uno de los cultivos que demanda mayor cuidado en el momento de la cosecha, pues con mucha frecuencia se colectan frutos verdes y adems se tumban frutos por la manipulacin de la planta. El robot cosechador de tomates tiene una caracterstica muy importante que es su censor de colores, que hace que se logren diferenciar los estados fonolgicos de los frutos, permitiendo una alta eficiencia en la cosecha, mejorando los resultados econmicos de los productores. El cultivo de uvas demanda de gran mano de obra por tener un periodo de maduracin muy homogneo en todo el cultivo, lo ha hecho que los costos de cosecha sean elevados. El robot cosechador de uvas presenta una caracterstica muy amplia que lo diferencia de los dems robots, este es capaz de realizar varias labores a la vez, lo cual a despertado un gran inters por parte de los agricultores americanos, pues esta destreza de cortar, cosechar y embolsar, en un mismo instante, lo que hace que se reduzcan 3 trabajadores y si a eso le sumamos la velocidad de trabajo, se considerara un fenmeno ideal para los viedos de nuestra regin. Con el desarrollo del robot para laborar en el vivero, los floricultores de crisantemos van a tener una gran ventaja para la propagacin de plantas, lo cual va a disminuir el costo de mano de obra, ya que esta maquina es capaz de realizar tres labores independientes a la vez, convirtindose en la nica maquina desarrollada para trabajar en este sector, pues las otras maquinas tienen como funcin principal la cosecha. Todas las anteriores ventajas anlisis, son uno de los mayores avances en tecnologa, adems de eso son maquinas que tienen un movimiento propio a travs del cultivo, sin necesidad de tener una persona que los este dirigiendo, debido a que son diseados con un sofware instalado internamente con un computador, que hace que por medio de censores, se genere el desplazamiento a travs del cultivo y entre las plantas, los brazos son su principal importancia, pues all radican las herramienta que realizan las labores para las cuales se disearon. Otra gran ventaja que tienen estos seres autmatas es su bajo consumo de combustible, pues sus fabricantes los disearon para que trabajen con un bajo consumo de energa elctrica.

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CONCLUSIONES

Las mayores utilidades empresariales las van a obtener aquellos agricultores que enfoquen su agricultura comercial en base a la tecnologa que se esta desarrollando por la ciencia.

La creacin de distintas maquinas automticas a dado para revolucionar la agricultura, pero el nico inconveniente que van a enfrentar son los sindicatos de trabajadores, que van a ser desempleados por causas de su alta eficiencia.

En la actualidad se han desarrollado varios robots, especializados en un cultivo en particular, los cuales presentan caractersticas muy distintas, pero el principio con que se disearon es el mismo para todos.

Cada da que pasa, se observan que los cultivos agrcolas requieren menos mano de obra, debido a que los robots se estn empleando de una manera muy frecuente, como ocurre en los invernaderos automticos de las grandes empresas.

Los conocimientos sobre la existencia de los robots, son bsicos para el maana, pues no se descarta la posibilidad de ser empleados en nuestras empresas o en las empresas donde se este laborando.

El robot ms eficiente diseado actualmente para la agricultura ha sido el multioperador de los viedos, pues realiza tres labores en un solo pase por el surco de la plantacin, reemplazando la mano de obra de tres obreros, reduciendo los costos de recurso humano.

El objetivo para las cuales se disearon estas maquinas, es para reemplazar las labores manuales que se requieren en el campo, debido a que el hombre cuenta nicamente con maquinas para trabajo pesado, pero no tienen una funcin autmata, como estos robots que no necesitan de un operador para realizar una labor manual.

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BIBLIOGRAFIA

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ANEXO 1. Foto 1. Escner y recolector de ctricos.

http://www.jardineria.pro/13-10-2007/sectores/agricultura/llegan-los-robots-agricultores.

Foto 2. Robot cosechador de pepino.

http://mama.agr.okayama-u.ac.jp/lase/cucum.html

Foto 3 Robot recolector de tomate.

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http://mama.agr.okayama-u.ac.jp/lase/tomato.html.

Foto 4. Efector final de mayor tamao para la cosecha de tomate.

http://mama.agr.okayama-u.ac.jp/lase/tomato.html. Foto 5. Efector final para la cosecha de tomate cherry

http://mama.agr.okayama-u.ac.jp/lase/tomato.html. Foto 6. Robot para la recoleccin de Fresas en sistemas hidropnicos.

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http://mama.agr.okayama-u.ac.jp/lase/straw.html. Foto 7. Efector final para la cosecha de uvas.

http://mama.agr.okayama-u.ac.jp/lase/multi.html. Foto 8. Robot multi-operador de uvas (embolsando).

http://mama.agr.okayama-u.ac.jp/lase/multi.html. Foto 9. Robot de corte y transplante de Crisantemo

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http://mama.agr.okayama-u.ac.jp/lase/chrys.html Foto 10. Dispositivo para la eliminacin de hojas

http://mama.agr.okayama-u.ac.jp/lase/chrys.html

Foto 11. Dispositivo para el transplante

http://mama.agr.okayama-u.ac.jp/lase/chrys.html

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Foto 12. Robot prototipo para el transplante de esquejes, fabricado por electronics company.

http://mama.agr.okayama-u.ac.jp/lase/chrys.html

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