Farmaid: Robô Autônomo para Detecção Precisa e Marcação de Doenças em Plantas

Farmaid é robô compacto, alimentado por bateria, que percorre autonomamente ambientes de estufa, aproveitando modelos avançados de visão computacional para identificar plantas doentes e marcá-las com corante não tóxico e ambientalmente seguro. Substituindo inspeções manuais, reduz drasticamente tempo de trabalho e elimina inconsistências de dispositivos móveis díspares usados por trabalhadores rurais.

Inspirado na pesquisa da PlantVillage e IITA, a equipe adaptou plataforma open-source DonkeyCar para criar robô que se move sem danificar culturas ou solo. O sistema usa câmeras duplas Raspberry Pi — uma focada na folhagem para classificação de doenças, outra direcionada frontalmente para navegação livre de obstáculos. Inferência de rede neural roda localmente nos Pis, permitindo tomada de decisão em tempo real sem dependência de nuvem.

Principais benefícios incluem:

• Marcação uniforme e repetível de doenças em toda fazenda.
• Eliminação de marcação manual baseada em telefone, cortando tempo de inspeção em até 70%.
• Pegada operacional baixa, permitindo implantação em múltiplas fazendas sem trocas caras de equipamento.

Principais desafios de engenharia foram:

• Projetar chassi pequeno o suficiente para evitar esmagar mudas tenras.
• Garantir navegação suave em substratos variados de estufa sem causar compactação do solo.
• Implementar mecanismo de marcação seguro e reversível usando corantes biodegradáveis.
• Montar ambiente de teste confiável e obter dataset rotulado para validação.

A equipe — membros dos grupos Detroit and Ann Arbor Autonomous Vehicle Meetup — reuniu expertise em robótica, visão computacional e design mecânico. Sem orçamento e cada membro equilibrando compromissos em tempo integral, o grupo estabeleceu fluxo de trabalho robusto: videoconferências semanais, repositórios GitHub compartilhados e calendário de marcos claro. Apesar de contratempos iniciais com chassis protótipo e terreno irregular de estufa, refinamentos iterativos resultaram em frame robusto, reforçado com metal, que suporta motores de alta corrente e rodas leves, prevenindo dano ao solo e mantendo agilidade.

Polo de Câmera e Iluminação

Polo leve de fibra de carbono, achado em venda de garagem, foi impresso em 3D com suportes duplos de câmera. Painel solar 1,2 V fornece iluminação, enquanto sistema LED RGB 12 V customizado — construído de luzes de speaker reaproveitadas e difusor de frasco de pílula — fornece indicadores de status em tempo real. Controlador Arduino aciona LEDs RGB via relé, permitindo codificação por cores para status de navegação e marcadores de doença.

No geral, robô Farmaid representa solução escalável, de baixo custo para agricultura de precisão moderna, demonstrando que hardware open-source voluntário pode entregar impacto real e mensurável no monitoramento de saúde de culturas.