Flotas de Robots Para Una Agricultura Eficaz a.barrientos - TTC -Jul-2015
description
Transcript of Flotas de Robots Para Una Agricultura Eficaz a.barrientos - TTC -Jul-2015
Proyecto RHEA
FLOTAS DE ROBOTS PARA UNA AGRICULTURA EFICAZ
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
ROBOTS EN AGRICULTURA
! Aumento de la Demanda ! Disminución de la mano de obra ! Impacto ambiental
Algunos argumentos
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
ELEVADA DEMANDA DE PRODUCTOS AGRICOLAS
42% de la humanidad depende de la agricultura, la caza, la pesca o la silvicultura para su subsistencia (FAO)
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
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)
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
LA MANO DE OBRA AGRÍCOLA DISMINUYE
Fuente Eurostat 2007
España 2007: 967.680
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
Aumento demanda + Disminución mano de obra
AGRICULTURA INTENSIVA MECANIZACIÓN DE LA AGRICULTURA
Problema
SOLUCIÓN
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
AGRICULTURA INTENSIVA DE EXTERIORES " TENDENCIA A RECURSOS POR EXCESO
Tierra, agua, fertilizantes, energía, productos fitosanitarios
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
AUMENTO DE CONSUMO DE PRODUCTOS FITOSANITARIOS (INSECTICIDAS, FUNGICIDAS, HERBICIDAS)
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
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.
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
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)
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
Agricultura Intensiva + Optimizacion de recursos
AGRICULTURA DE PRECISION ROBOTIZACIÓN DE LA AGRICULTURA
Problema
SOLUCIÓN
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
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
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
AGRICULTURA DE PRECISION =
ACCION CLÁSICA DE CONTROL
Control de Plagas
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
16
MAQUINARIA AGRÍCOLA ROBOTIZADA UAV con SISTEMAS DE CAPTACION
ACTUACION MEDICION
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
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
+
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
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
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
RHEA ROBOT FLEETS FOR HIGHLY EFFECTIVE AGRICULTURE AND FORESTRY MANAGEMENT
• 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
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
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
RHEA ROBOT FLEETS FOR HIGHLY EFFECTIVE AGRICULTURE AND FORESTRY MANAGEMENT
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
23
RHEA – CONCEPTO DE OPERACIÓN SERVICIO
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
COMPONENTES Estación
Base
AMU
GMU
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
GUI
Basado en WeBots Permite definir la misión , simularla, validarla y monitorizarla
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
LA FLOTA
Robots Terrestres (GMU) Robots Aéreos (AMU)
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
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]
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
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
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
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
RHEA: UNIDADES TERRESTRES (GMU)
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
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
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
FUMIGACIÓN ÁRBOLES
2 columnas con 4 boquillas articuladas cada una Las copas se detectan mediante ultrasonidos
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
+
AJUSTE DE LA DOSIFICACIÓN EN ÁRBOLES
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
APLICACIÓN DE HERBICIDA
12 boquillas separadas 50 cm, activadas selectivamente por solenoide
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
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)
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]
Proyecto RHEA
FLOTAS DE ROBOTS PARA UNA AGRICULTURA EFICAZ
Robotica en Agricultura Technical Training Course-UAL [email protected]