La tecnología de agricultura de precisión, que utiliza drones y marcadores GPS digitales para monitorear los cultivos, puede aumentar los rendimientos para los agricultores.
Las necesidades diarias de una población mundial en crecimiento pueden variar, pero todo el mundo necesita comer y alimentar al mundo va a ejercer una enorme presión sobre los recursos agrícolas del mundo.
El Departamento de Asuntos Económicos y Sociales de las Naciones Unidas predice que la población mundial actual de 7.600 millones crecerá a 8.600 millones en 2030 y a 9.800 millones en 2050.
Según Clive Blacker, director de Precision Decisions, un proveedor de servicios de agricultura de precisión con sede en York, hay estimaciones que sugieren que los rendimientos de los cultivos tendrán que aumentar entre un 65% y un 70% en los 32 años hasta 2050. Esto podría ser problemático. “En los últimos 10 años apenas hemos visto un aumento del cinco por ciento en la productividad”, dijo.
Agricultura de precisión
Tractor y taladro Iseki
Una de las razones de esto es el tamaño de la maquinaria agrícola, que ha ido creciendo constantemente. Una proporción significativa de la agricultura depende del clima, lo que da a los agricultores británicos ventanas climáticas impredecibles. Las máquinas más grandes hacen el trabajo más rápidamente y también ayudan a compensar la reducción del personal rural disponible.
Sin embargo, la tendencia a crecer ha tenido un efecto adverso en el suelo a través de la compactación, una situación que ocurre cuando el peso de la maquinaria agrícola literalmente exprime la vida del suelo al reducir su capacidad para retener agua, nutrientes y aire.
La agricultura tendrá que volverse más inteligente si quiere aumentar la productividad, y hacerlo requerirá el despliegue de una variedad de tecnologías para hacer que la agricultura sea más precisa, sostenible y rentable. Un equipo de investigación dirigido por Kit Franklin, profesor de ingeniería agrícola en la Universidad Harper Adams en Shropshire, se propuso hacer precisamente eso con el proyecto Hands Free Hectare (HFH).
Financiado por Innovate UK y Precision Decisions, HFH es el primer proyecto de prueba de concepto del mundo. Comenzó en 2016 con el objetivo de demostrar que no existen barreras tecnológicas para la agricultura de campo totalmente autónoma.
“El enfoque [del equipo de Franklin] era para algo que era de código abierto y podía desafiar el pensamiento actual”, dijo Blacker. “Querían utilizar componentes existentes listos para usar que desafiarían algunas de las ideas de algunos de los fabricantes más grandes, en términos de intentar hacer que los productos estén más disponibles sin que la gente tenga que comprar un sistema que tal vez no quieran en todo. – que es típicamente la forma en que algunos fabricantes buscan ir. Quieren la propiedad de las máquinas y los datos de todos, lo que se está volviendo, a veces, claustrofóbico y restrictivo «.
El proyecto inicial de un año se llevó a cabo con máquinas más pequeñas que incluían un tractor Iseki liviano de 38 CV para pulverizar, perforar y enrollar una cosecha de cebada de primavera. Uno de los objetivos del proyecto era facilitar la agricultura de precisión mediante la automatización con máquinas más pequeñas y ligeras que eliminan los problemas de compactación y proporcionan una resolución mucho mayor en relación con los productos químicos de aplicación.
Jonathan Gill, investigador de mecatrónica y piloto de vehículos aéreos no tripulados, realizó salidas regulares de drones sobre el cultivo para adquirir NDVI (imágenes de vegetación de diferencia normalizada) multiespectrales que ayudarían a informar al agrónomo Kieran Walsh, del especialista en producción de cultivos Hutchinsons, sobre el estado del cultivo. y dónde enviar un rover terrestre para recolectar muestras de plantas y suelos. El vehículo terrestre, una silla de ruedas modificada, también pudo enviar imágenes de video, lo que le dio a Walsh más información sobre las condiciones de los cultivos.
Según Martin Abell, ingeniero de Precision Decisions, esta información permitió al equipo aplicar fertilizantes con mucha precisión. “Se trata de colocar el producto correcto en el lugar correcto en el momento correcto”, dijo.
“En lugar de aplicar una tasa de manta plana en todo el campo, la varía de acuerdo con las necesidades del cultivo. Básicamente se trata de ser más eficiente y más sostenible «.
Cuando estuvo lista, la cosecha fue recolectada por una cosechadora Sampo de 25 años con una unidad de cabezal de dos metros. El equipo instruyó y observó desde ‘control de misión’, una cabaña en un extremo de la hectárea, pero todas las tareas emprendidas en el campo se llevaron a cabo con maquinaria fácilmente disponible; tecnología de fuente abierta; y un piloto automático de un dron para ayudar con la navegación.
“Todo este proyecto giraba en torno a sacar la computadora de un dron y colocarla en los vehículos, de modo que el piloto automático tuviera el control de cada uno de los vehículos”, dijo Abell.
“Tuvimos que averiguar cómo convertir las señales que [se traducirían] en los movimientos que normalmente haría el operador humano. Eso giraba en torno a actuadores lineales y motores electrónicos, y se montaban en los controles convencionales. Luego, básicamente usamos controladores de motor y diferentes mecanismos de retroalimentación para averiguar lo que estaban haciendo e interpretar esas señales del piloto automático del dron en movimientos «.
Con el piloto automático del dron instalado para la navegación, el tractor podría seguir una ruta predefinida en el campo, abriéndose paso entre los puntos de referencia, que son marcadores GPS digitales colocados en los extremos del campo para que el tractor navegue. Durante la fase de perforación, los puntos de referencia incorporaron señales de elevación y descenso que recogían el taladro en un extremo y lo volvían a colocar una vez que se había dado la vuelta.
El tractor fue el primero en someterse a modificaciones para su funcionamiento autónomo y, aunque el equipo estaba ansioso por probar la tecnología de código abierto, también descubrió que los sistemas diseñados para aplicaciones no agrícolas no siempre se traducían en el campo. “Cuando pones un receptor GPS en la parte superior de un tractor, con unos pocos metros de altura y un ángulo de inclinación, de repente eso hace un desplazamiento en tu GPS”, dijo Franklin. «A medida que el tractor se inclinaba y se tambaleaba, el programa dentro del software del piloto automático perseguía ese resultado y terminaba con nuestro tractor S-avanzando por el campo».
La cebada de primavera rindió 4,5 toneladas, perdiendo el rendimiento previsto de HFH por solo 0,5 toneladas. En noviembre de 2017, el equipo de HFH recibió un impulso de la Junta de Desarrollo Agrícola y Hortícola (AHDB), lo que le permitió embarcarse en una segunda cosecha de trigo de invierno. El equipo de Harper Adams también ha sido elegido para participar en RuralFirst, un proyecto 5G del gobierno del Reino Unido dirigido por Cisco y respaldado con 4,3 millones de libras esterlinas en financiación.
Para HFH, el control de la misión estaba recibiendo información de vehículos de campo a través de Wi-Fi, que tenía un alcance de 150 m. 5G promete cobertura a nivel nacional y le daría al HFH una variedad de beneficios, incluida la mejora del enlace de video entre el control de la misión y el rover terrestre, que Franklin describe como «granulado».
«En este momento tenemos una conexión de radio para nuestro video y todo es un poco … crepitante y esperamos que con 5G podamos llegar a cuatro o cinco transmisiones de video Full HD», dijo.
En febrero de 2018, el gobierno anunció £ 90 millones de financiación de la estrategia industrial para investigar la aplicación de tecnologías como la inteligencia artificial, la robótica y la observación de la tierra en la agricultura. Se espera que esto, a su vez, ayude a impulsar las economías rurales y a crear nuevos empleos altamente calificados. Como señaló Franklin, la automatización agrícola tiene el potencial de impulsar los puestos de trabajo, en lugar de eliminarlos.
La voluntad de invertir en agricultura de precisión es bienvenida, pero Franklin, Abell y Blacker están de acuerdo en que el enfoque debe atraer a las mismas personas a las que está dirigido, a saber, los agricultores. “La agricultura es un negocio y si puedes ofrecerle a un agricultor un caso de negocio, estarán interesados”, dijo Franklin.
“Se ha hablado de la agricultura de precisión como concepto durante los últimos 20 años y la razón de la lenta adopción es que no gran parte de la tecnología ha tenido ese caso comercial realmente claro adjunto.
“Para cosas como la pulverización puntual, las matemáticas se vuelven muy fáciles. Si puse un 80% menos de productos químicos en mi tanque, me ahorré el 80% de lo que es uno de mis mayores costos actuales. Ahí es donde [la agricultura de precisión] será más fácil «.