La empresa Agritech ARCi Technologies está en proceso de desarrollar el primer robot agrícola semiautónomo de Sudáfrica. Tres de los fundadores de la empresa hablaron con Glenneis Kriel sobre su máquina.
Fuente: Farmersweekly.co.za
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 filas 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 dos primeros 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.
Challenges and upgrades
During testing, the second prototype occasionally lost its way, but this was usually where plant rows did not conform to the conventional layout; for example, when more than two neighbouring plants were missing from a row.
According to Michael, however, this is not a significant hiccup, as these plants should, in any case, be replaced. He advises farmers who are thinking of using robotics to design their orchards so that the machine can move easily.
“While the terrain can be undulating, it shouldn’t be overgrown with grasses that may obstruct [the robot’s] sensors, nor should it be full of holes that may impair the machine’s movement.”
Another challenge was to find a way to identify the pickers’ yields after they had delivered their berries. This was resolved by attaching a weight scanner to the robot; the workers scan each bucket upon delivery for identification purposes.
“This wasn’t a major change, as the [weight scanning] function was merely moved from the quality-control centre to the robot,” says Simon.
While no injuries or plant damage were suffered during the test, a few buckets of berries were sacrificed in the pursuit of innovation.
Cobus explains that, during the trials, the robot’s platform was fitted with a number of racks to increase the volume of berries it could carry per load.
“We managed to carry loads of up to 70kg before running into stability problems caused by poor weight distribution and mechanical design. The robot is [actually] capable of carrying much more [than that].”
he robot also carried empty buckets for which the workers exchanged full ones so that they didn’t have to walk far to do so.
The company’s third prototype, or the pre-commercial version, is a significant step up from the second prototype. It not only carries more advanced technology, but also has a lower centre of gravity and is much more robust than the previous model, making it less prone to toppling over under the weight of a heavy load.
In addition, it has been fitted with bigger wheels to prevent it slipping or getting stuck in wet or uneven terrain, and has a touchscreen user interface to provide trained operators with a more in-depth view of the machine’s status, including battery level.
The robot is electrically driven, with the second prototype able to work for up to two days before its battery needs recharging.
“The ideal would be for the robot to be recharged with a renewable energy source, such as solar, wind or hydropower, which would help to reduce the carbon footprint of a farm,” says Cobus.
The majority of the robot’s electronic components have to be imported, unfortunately, but the body and most mechanical parts are locally manufactured, and the company is trying to design the machine in such a way that it would be easy for an on-farm mechanic to repair it, or quickly swap out its major components when something breaks. This, according to Cobus, will reduce down times with the commercial version.
Future applications
ARCi Technologies will host a field day in November to showcase the pre-commercial prototype.
“We hope to generate interest and get some orders in to accelerate the commercialisation of the product,” says Cobus.
While the initial design is aimed at blueberry production, the machine should also work well for other labour-intensive crops, such as table grapes and strawberries. In addition, the company has already received inquiries from the security and aviation industries about whether the technology could be adapted for their purposes.
As the robot is modular, it can be adapted for use with other applications. According to Michael, it could be fitted with sensors that, when combined with the right software, could help with the identification of stressed patches in orchards that might be linked to disease or irrigation and fertiliser problems.
“The beauty of ARCi is that it can be used under shade nets and in tunnels, unlike drones and satellite imagery,” he adds.
Sensor technology could also be used to count flowers and evaluate the ripeness of fruit, which would result in better labour-planning, as it would allow farmers to see how many pickers they would need at any given time. It would also aid the marketing of fruit by increasing [the data on] volumes that can be delivered at specific times.
In addition, ARCi could be fitted with spray equipment to help with pest management, or with an ultraviolet light for a more environmentally friendly way of managing pests and diseases.
Simon says that ARCi is not aimed at replacing farmworkers, but rather at helping to improve their efficiencies. “Globally, farm labour is becoming increasingly scarce, and the same is likely to happen in South Africa as people find more attractive jobs. The agritech wave is upon us, and we can either ride that wave and remain competitive, or be crushed by it.”