Yanmar lidera projeto de robótica agrícola para desenvolver o sistema 'SMASH'

A agricultura no futuro verá o uso crescente de técnicas agrícolas cientificamente precisas, onde “agro-bots” automatizados monitoram, tratam e trabalham a terra, usando tecnologia avançada projetada para ajudar a maximizar os rendimentos e minimizar as doenças.

Com sua vasta experiência em automação e mecanização agrícola, a Yanmar, especialista em agritech, agora está mostrando o caminho na pesquisa avançada de robótica de campo.

Hora de mudar em nossos tempos de mudança?

É difícil pensar em um setor econômico mais importante do que a agricultura. Esta é uma indústria que afeta diretamente a vida de todos em todo o mundo, apesar de ser assolada por desafios de todos os lados.

As mudanças de temperatura e precipitação estão influenciando o rendimento das colheitas; agricultores e trabalhadores agrícolas estão diretamente expostos aos efeitos dos extremos climáticos, enquanto outros milhões em empregos relacionados à alimentação já estão sentindo o impacto de nosso clima em mudança.



Além disso, os consumidores de hoje estão cada vez mais conscientes da questão dos produtos químicos utilizados na produção de seus alimentos e exigem uma produção sustentável de produtos cada vez mais saborosos e de maior qualidade.

Encontrar a melhor maneira de lidar com esses problemas e atender às pressões ambientais está fazendo com que muitos governos recorram a especialistas em automação e especialistas em tecnologia para tentar melhorar a sorte do agricultor, atender às demandas dos consumidores e enfrentar os inúmeros desafios enfrentados pelo setor.

Pesquisa agrícola inteligente com SMASH na Itália

O aumento da automação e da tecnologia na agricultura não é novidade em si, é claro – na verdade, vem acontecendo desde a Revolução Industrial.

Mas o que é novo é como a tecnologia está sendo usada para resolver problemas relacionados ao controle de doenças alimentares e padrões climáticos instáveis.

O foco agora é alcançar os rendimentos desejados de forma ambientalmente sustentável, com foco contínuo na redução da quantidade e do tipo de produtos químicos usados.

Secas, inundações e o aparecimento de novas pragas e doenças são, no entanto, agora uma ameaça em todos os continentes. Até a Europa enfrenta um desafio em todos os seus sistemas agrícolas.

Isso é especialmente verdadeiro em países como a Itália, que enfrentou uma queda de 57% em sua colheita de azeitonas de 2018 – a pior em 25 anos – como resultado das mudanças climáticas, segundo cientistas.

Com seu centro de pesquisa europeu situado nas colinas acima de Florença, Itália, a Yanmar R&D Europe está bem posicionada para se concentrar em uma variedade de estudos de campo para agregar valor ao setor agrícola - e possivelmente até atrair uma nova geração de trabalhadores para o terra.

Estes incluem o projeto “SMASH” de dois anos, no valor de € 4 milhões, sendo realizado em cooperação com 10 parceiros de tecnologia para desenvolver um “ecossistema” agrícola móvel para monitorar, analisar e gerenciar culturas agrícolas.

Aqui está uma lista de outros parceiros envolvidos e suas funções no projeto SMASH:

• EDI:uma empresa de engenharia mecânica e eletrônica que ajudou a desenvolver a base móvel do sistema robótico.
• AvMap:tecnologia e sensores para navegação de base móvel.
• Base:transmissão de dados, processamento de dados, armazenamento de dados em nuvem.
• Seintech:análise de dados, mineração de dados e aprendizado de máquina.
• Universidade de Florença, Departamento de Agricultura:desenvolvimento dos efetores finais.
• IIT (Italian Institute of Technology):sistema robótico (Plantoid) para monitorar e analisar o solo.
• Sant’Anna Bio Robotic Institute:desenvolvimento de um manipulador para ser instalado no braço robótico, para coleta de amostras e manipulação de itens.
• Copernico:preparação de drone para monitoramento e mapeamento.
• DORIAN:tecnologias e algoritmos para visão de máquina.
• Giuntini Filippo:agrônomo.

A sigla “SMASH” significa “Smart Machine for Agricultural Solutions Hightech”, e este projeto foi cofinanciado pelo governo local da Toscana.

Consiste no desenvolvimento de uma plataforma robótica modular que emprega a mais recente tecnologia de comunicação de informações para examinar culturas e solos, analisar informações coletadas e fornecer informações claras e acionáveis ​​aos agricultores para apoiar o gerenciamento de culturas.

Uma das muitas funções da Yanmar foi desenvolver sistemas de controle para o braço robótico multiuso para manipulação móvel (incluindo pulverização de precisão), integração de sensores para tecnologias de posicionamento e navegação autônoma e desenvolvimento de software para o controle da base móvel do sistema (em colaboração com outros parceiros ).

Para o engenheiro de modelagem e controle da YRE, Manuel Pencelli, desenvolver um protótipo de agro-bot que pudesse ser usado para monitorar e controlar plantações, coletar amostras de solo para análise e direcionar com precisão produtos químicos agrícolas para aplicação de precisão, exigiu muitas áreas diferentes de especialização desde o início do projeto.

Pencelli diz:“Houve muitos parceiros envolvidos por toda parte. Precisávamos de conhecimentos mecânicos para desenvolver a estrutura do veículo e muitos especialistas em 'comunicações' porque temos muitos dispositivos que precisam 'falar' uns com os outros.

“Nosso ponto de partida foi, na verdade, um veículo rastreado que foi originalmente construído para se mover ao longo de uma praia e limpar a costa!”

Existem dois protótipos SMASH em funcionamento – um para videiras e outro para espinafres – para cobrir os dois tipos diferentes de culturas que foram originalmente previstas para pesquisa.

O primeiro já passou por testes significativos em uma fazenda de vinhedos na província de Pisa, onde Manuel tem sido fundamental para demonstrar as possibilidades que esse ecossistema robótico pode oferecer aos agricultores.

Pencelli diz:“SMASH não é uma única máquina, mas uma série de dispositivos diferentes, incluindo um robô, estação base, drones e sensores de campo que juntos fornecem informações vitais para ajudar os agricultores.

“Um agricultor pode programar a tarefa que deseja que o SMASH execute e, enquanto estiver envolvido em outras atividades, essa máquina pode se mover de forma autônoma, monitorando as colheitas, detectando e tratando doenças e economizando tempo significativo do agricultor ou de seus trabalhadores no campos verificando manualmente as colheitas.”



Mapeamento e monitoramento, capina e alimentação

O SMASH consiste em uma base móvel, um braço robótico com manipuladores e sistemas de visão, um drone e uma estação terrestre auxiliar. Imagine um sistema projetado para funcionar em uma variedade de tecnologias de agricultura de precisão, oferecendo insights específicos sobre geomática, robótica, mineração de dados, aprendizado de máquina e assim por diante, levando em consideração os problemas ambientais e sociais enfrentados pelos agricultores.

Para Pencelli, as possibilidades para o SMASH são infinitas. Ele diz:“Além de todas as funções que podem ser desempenhadas pelo braço robótico, temos também alguns acessórios que podem ser montados na parte traseira do veículo para capina mecânica, ou trabalhar o solo, enquanto ele se move.

“Esse trabalho pode ser feito simultaneamente, junto com o monitoramento e a detecção.”

A experiência da Yanmar tem sido no desenvolvimento de software para o agro-bot e na integração e instalação de todos os componentes de outras partes.

É uma massa complicada de eletrônicos, com fios, sensores, câmeras, receptores GPS e vários motores elétricos – oito deles – competindo por espaço.

Mas tudo funciona – mesmo em um vinhedo lamacento no final de fevereiro, onde o sistema de direção independente e a tração superior são demonstrados em uma variedade de terrenos.

Pencelli acrescenta:“A fusão de sensores foi um dos aspectos mais desafiadores deste projeto.

“Porque temos um ambiente muito particular dentro dos campos, onde uma série de variáveis ​​podem mudar, como infraestrutura, solo, forma dos campos e até outros trabalhadores que se deslocam pelo agro-bot.

“Então, a localização do veículo, melhorando a robustez dele e entendendo suas restrições físicas foram interessantes – como velocidade, ângulo de direção, posicionamento e comunicação entre os dispositivos de bordo montados – todos esses aspectos podem afetar o movimento do veículo”.



Força em números

A YRE também uniu forças com o Departamento de Agricultura da Universidade de Florença para avançar ainda mais nas atividades de pesquisa no campo.

A universidade tem uma experiência significativa em gestão sustentável de culturas, tendo concluído recentemente o projeto Rhea, financiado pela UE, que visava melhorar a qualidade, a saúde e a segurança das culturas para os seres humanos e reduzir os custos de produção usando uma frota de robôs pequenos e heterogêneos – terrestres e aéreos – equipado com sensores avançados, efetores finais aprimorados e algoritmos de controle de decisão aprimorados.

Para o projeto SMASH, o professor da universidade, Marco Vieri, acreditava que era necessária uma abordagem holística da pesquisa, além de permitir as tecnologias mais recentes.

Ele diz:“A agricultura fornece alimentos, rações, fibras e combustível para os seres humanos, mas também temos que considerar as questões rurais, culturais e históricas.

“Antigamente, havia um calendário anual de operações agrícolas, mas nos dias de hoje é necessária uma nova mentalidade que nos permita controlar e mitigar riscos como seca, pragas e inundações.

“Precisávamos explorar o aumento da automação não apenas para aprimorar e aumentar a quantidade de produto, mas também para aplicar um valor agregado.

“A Yanmar compartilha nossa visão de ajudar os agricultores a realizar uma produção saudável e de alto valor com um verdadeiro sistema tecnológico, então nossa parte no SMASH tem sido desenvolver equipamentos e efetores para os dois cenários de vinhedos e culturas agrícolas como espinafre.

“Temos amplo conhecimento de maquinário agrícola e novas possibilidades tecnológicas, portanto, trata-se de ajudar a reduzir o uso de pesticidas que não são seguros para os micro-organismos do solo e das plantas, ao mesmo tempo em que aumenta o nível de nutrientes e bactérias úteis.”

É justo dizer que os agricultores estão na linha de frente dos debates sobre clima, emissões e sustentabilidade.

Mesmo quando se trata de culturas de alto valor, como uvas, azeitonas e nozes encontradas nesta região da Itália, é difícil argumentar contra o uso de agricultura automatizada e conectada para reunir dados científicos e necessidades dos agricultores.

Afinal, os robôs podem trabalhar 24 horas por dia, têm menos impacto no solo do que os tratores devido ao seu tamanho menor.

Imagine uma frota de robôs com uma fração do tamanho de um trator convencional e é fácil ver as possibilidades que a agricultura de precisão baseada em IA e orientada por tecnologia pode oferecer nos próximos anos.

O uso de drones para mapear campos e verificar colheitas; e agro-bots para colher frutas, semear sementes, identificar e tratar ervas daninhas com doses exatas de pesticidas e fertilizantes – trata-se de direcionar esforços apenas em áreas que precisam de trabalho, o que permite uma redução de mão de obra, custos de capital e emissões como resultado .

Com sua pesquisa contínua em robótica agrícola avançada, a Yanmar está assumindo o desafio de mostrar as possibilidades e os benefícios potenciais do aumento das técnicas de agricultura de precisão no futuro.

Ainda não se sabe se os tratores automatizados e robôs trabalhando nos campos se tornarão uma visão familiar, mas é difícil argumentar contra o uso da tecnologia para aumentar de forma sustentável a qualidade e os rendimentos da terra.

E se o som de drones pairando sobre as plantações significa que os agricultores são capazes de identificar padrões de crescimento e necessidades de nutrientes e, em seguida, fornecer pesticidas e fertilizantes com precisão pontual com uma frota de robôs, certamente será uma adição bem-vinda às ferramentas atualmente usado em nossos campos.