Michael Back y su hijo Simon, propietarios de la finca vinícola Backsberg entre Paarl y Franschhoek en el Cabo Occidental, tuvieron un problema en el momento de la cosecha de arándanos: sus recolectores tenían que caminar hasta 150 m hacia y desde los centros de control de calidad para entregar la fruta. .

La ineficiencia del sistema era obvia, por lo que los Back se propusieron encontrar una manera de reducir el tiempo de caminata y aumentar las horas dedicadas a recoger y clasificar.

Simon explica que no querían usar tractores, ya que las hileras de su huerto son estrechas (de 2 m a 2,5 m según la variedad), y los tractores tendrían que pasar junto a los trabajadores agrícolas, cuyo número aumenta a más de 300 en la temporada alta a partir de agosto. a noviembre.

Aparte de esto, los tractores consumen mucho combustible, tienen una alta huella de carbono, aumentan el riesgo de compactación y requieren conductores.

“Buscábamos una solución similar a una cinta transportadora en la que los trabajadores pudieran colocar sus cubos [de fruta] justo donde estaban trabajando. Luego, a mi padre se le ocurrió la idea de tener una plataforma de transporte robótica que siguiera automáticamente a los equipos de recolección hacia arriba y hacia abajo de las filas para recolectar y entregar sus cubos a los centros de control de calidad”, dice Simon.

Carl Malherbe, uno de los administradores de la granja, sugirió que los Back consultaran al ingeniero electrónico Cobus Meyer para que los ayudara a desarrollar esta solución. Meyer, a su vez, se acercó a Chris von Wielligh, un compañero ingeniero electrónico, para que lo ayudara con este desafío.

Desde entonces, Cobus, Chris, Michael y Simon han fundado ARCi Technologies y han desarrollado lo que probablemente pueda considerarse el primer robot agrícola semiautónomo de Sudáfrica, ARCi. El nombre se deriva del término ‘portador robótico agrícola’ y se pronuncia ‘Archee’ para darle a la máquina algo de personalidad.

Los primeros dos prototipos

El modelo original era un viejo automóvil a control remoto de la infancia de Cobus, al que adaptaron con una cámara económica para probar la primera versión de su tecnología de guía autónoma.

“Queríamos demostrar que podíamos implementar un sistema autónomo básico con piezas económicas que pudieran guiar nuestro automóvil por la hilera de un huerto”, dice.

Los resultados fueron prometedores y llevaron al desarrollo de su segundo prototipo, que probaron durante la temporada de recolección de 2020 de los Back. Esta máquina, sustancialmente más grande que la primera, podía transportar cuatro cajas de recolección en una capa, así como tecnología de cámara avanzada para mejorar la precisión del sistema de guía autónomo.

“El segundo prototipo ha tenido un gran éxito al moverse entre las hileras de los huertos, sin accidentes ni lesiones. Sin embargo, aún se necesita trabajo para mejorar la navegación una vez que el robot abandona las filas, y estamos abordando esto con nuestro [tercer] prototipo precomercial. Fuera de las filas, usamos una combinación de GPS de alta precisión, sensores de ruedas y tecnología de aprendizaje automático para ayudarnos a atravesar entornos desconocidos de manera segura”, explica Cobus.

El robot se considera semiautónomo, ya que no puede transportarse entre huertos y hasta la estación de carga de baterías. La versión precomercial pesa alrededor de 100 kg y mide 1,2 m de largo, 0,9 m de ancho y aproximadamente 0,8 m de alto.

Según Simon, los trabajadores estaban preocupados por el robot al principio, pero pronto se dieron cuenta de que estaba allí para ayudarlos y no para reemplazarlos.

“Los huertos de bayas deben cosecharse varias veces para garantizar que la fruta se recolecte en la madurez óptima. Nuestros trabajadores reciben un salario base y las bonificaciones están vinculadas a la productividad, por lo que el robot les permite aumentar sus ganancias al darles más tiempo para recolectar bayas en lugar de tener que caminar [hacia y desde el centro de control de calidad]. Esto, a su vez, tiene un impacto positivo en los ingresos de la granja, ya que da como resultado mejores y mayores empaques”, dice Simon.

Los trabajadores interactúan con el robot a través de una interfaz simple de tres botones ubicada a cada lado. Pueden detener el robot y enviarlo hacia adelante o hacia atrás en su ruta.

Desafíos y actualizaciones

Durante las pruebas, el segundo prototipo ocasionalmente se perdía, pero esto era donde las hileras de plantas no se ajustaban al diseño convencional; por ejemplo, cuando faltaban más de dos plantas vecinas en una hilera.

Sin embargo, según Michael, esto no es un contratiempo significativo, ya que estas plantas deberían, en cualquier caso, ser reemplazadas. Aconseja a los agricultores que están pensando en utilizar la robótica para diseñar sus huertos de forma que la máquina pueda moverse con facilidad.

“Si bien el terreno puede ser ondulado, no debe estar cubierto de hierba que pueda obstruir los sensores [del robot], ni debe estar lleno de agujeros que puedan afectar el movimiento de la máquina”.

Otro desafío fue encontrar una manera de identificar los rendimientos de los recolectores después de haber entregado sus bayas. Esto se resolvió conectando un escáner de peso al robot; los trabajadores escanean cada cubo en el momento de la entrega con fines de identificación.

“Este no fue un cambio importante, ya que la función [de escaneo de peso] simplemente se trasladó del centro de control de calidad al robot”, dice Simon.

Si bien no se sufrieron lesiones ni daños a las plantas durante la prueba, se sacrificaron algunos cubos de bayas en la búsqueda de la innovación.

Cobus explica que, durante las pruebas, se equipó la plataforma del robot con varios estantes para aumentar el volumen de bayas que podía transportar por carga.

“Conseguimos transportar cargas de hasta 70 kg antes de tener problemas de estabilidad causados ​​por una distribución del peso y un diseño mecánico deficientes. El robot es [realmente] capaz de transportar mucho más [que eso]”.

El robot también transportaba baldes vacíos que los trabajadores cambiaban por llenos para que no tuvieran que caminar mucho para hacerlo.

El tercer prototipo de la compañía, o la versión precomercial, es un avance significativo con respecto al segundo prototipo. No solo cuenta con tecnología más avanzada, sino que también tiene un centro de gravedad más bajo y es mucho más robusto que el modelo anterior, lo que lo hace menos propenso a volcarse bajo el peso de una carga pesada.

Además, se ha equipado con ruedas más grandes para evitar que resbale o se atasque en terrenos húmedos o irregulares, y tiene una interfaz de usuario con pantalla táctil para brindar a los operadores capacitados una visión más detallada del estado de la máquina, incluido el nivel de la batería.

El robot es impulsado eléctricamente, con el segundo prototipo capaz de trabajar hasta dos días antes de que su batería necesite recargarse.

“Lo ideal sería que el robot se recargara con una fuente de energía renovable, como solar, eólica o hidroeléctrica, lo que ayudaría a reducir la huella de carbono de una granja”, dice Cobus.

Desafortunadamente, la mayoría de los componentes electrónicos del robot tienen que ser importados, pero el cuerpo y la mayoría de las piezas mecánicas se fabrican localmente, y la compañía está tratando de diseñar la máquina de tal manera que sea fácil para un mecánico en la granja. repararlo o cambiar rápidamente sus componentes principales cuando algo se rompa. Esto, según Cobus, reducirá los tiempos de inactividad con la versión comercial.

Aplicaciones futuras

ARCi Technologies organizará un día de campo en noviembre para exhibir el prototipo precomercial.

“Esperamos generar interés y conseguir algunos pedidos para acelerar la comercialización del producto”, dice Cobus.

Si bien el diseño inicial está destinado a la producción de arándanos, la máquina también debería funcionar bien para otros cultivos que requieren mucha mano de obra, como las uvas de mesa y las fresas. Además, la empresa ya ha recibido consultas de las industrias de seguridad y aviación sobre si la tecnología podría adaptarse para sus propósitos.

Como el robot es modular, se puede adaptar para su uso con otras aplicaciones. Según Michael, podría equiparse con sensores que, combinados con el software adecuado, podrían ayudar a identificar parches estresados ​​en los huertos que podrían estar relacionados con enfermedades o problemas de riego y fertilizantes.

“La belleza de ARCi es que se puede usar debajo de redes de sombra y en túneles, a diferencia de los drones y las imágenes satelitales”, agrega.

La tecnología de sensores también podría usarse para contar flores y evaluar la madurez de la fruta, lo que daría como resultado una mejor planificación del trabajo, ya que permitiría a los agricultores ver cuántos recolectores necesitarían en un momento dado. También ayudaría a la comercialización de la fruta al aumentar [los datos sobre] los volúmenes que se pueden entregar en momentos específicos.

Además, ARCi podría equiparse con equipos de pulverización para ayudar con el control de plagas, o con una luz ultravioleta para una forma más ecológica de controlar plagas y enfermedades.

Simon dice que ARCi no tiene como objetivo reemplazar a los trabajadores agrícolas, sino ayudar a mejorar su eficiencia. “A nivel mundial, la mano de obra agrícola es cada vez más escasa y es probable que suceda lo mismo en Sudáfrica a medida que la gente encuentre trabajos más atractivos. La ola de agrotecnología está sobre nosotros, y podemos montar esa ola y seguir siendo competitivos, o ser aplastados por ella”.