Projecte H2020 GREENPATROL: Solució millorada de Galileu per a la detecció i control de plagues en camps d'hivernacle amb robots de servei autònoms
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2017 -2020
- Pressupost assignat 2.058.795,5 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte GREENPATROL
El principal resultat de GreenPatrol és la implementació d'un prototip complet de solució robòtica que implementa el concepte de maneig integrat de plagues en cultius, amb la capacitat de navegar dins d'hivernacles mentre realitza la detecció primerenca i el tractament de plagues de forma autònoma.
Les especificacions de GreenPatrol es van determinar mitjançant entrevistes a usuaris potencials, parts interessades i anàlisis d'hivernacles. L'arquitectura del sistema va ser dissenyada des d'una perspectiva funcional i modular. Es van definir proves per verificar el compliment de cada requisit a nivell de subsistema i per al sistema complet. També es van considerar mecanismes de seguretat tant a nivell de maquinari com de programari.
El prototip robòtic de GreenPatrol és el sistema maquinari-software real, que inclou tots els desenvolupaments realitzats al projecte GreenPatrol. El prototip GreenPatrol està format pels components de maquinari següents:
- Unitat de localització global
- Plataforma robòtica
- Manipulador de braç robòtic
- Sensors (codificadors, sensors inercials, làsers 3D, càmeres i il·luminació)
- Actuadors (polvoritzador)
- Unitat de processament i comunicacions
A més del propi prototip GreenPatrol, el projecte també ha lliurat una unitat prototip de localització global, basada en GNSS i habilitada per a Galileu, assistida per sensors inercials i odometria.
Els nivells de precisió de la solució de localització absoluta combinats amb la localització relativa dins de l'hivernacle, juntament amb les capacitats de navegació autònoma, permeten al robot navegar amb precisió i assolir les posicions objectiu. Aquesta característica fa possible que el sistema dugui a terme les missions d'inspecció i tractament d'acord amb l'estratègia d'IPM dins de la periodicitat requerida, i garanteix que la solució GreenPatrol sigui una alternativa vàlida i eficient a la gestió tradicional d'inspecció i control de plagues.
El concepte GreenPatrol permet una reducció notable de les pèrdues de producció i l'ús de productes químics, així com un augment de la qualitat i la competitivitat, la qual cosa es tradueix en una agricultura més sostenible, més seguretat alimentària i la protecció del sòl i l'aigua.
El projecte va incloure una fase de validació en què el prototip es va provar tant en entorns simulats com reals, aconseguint un TRL7. GreenPatrol s'explotarà comercialment segons un pla de negocis que mostra beneficis a partir del tercer any.
La base de dades d'imatges per a la detecció i la identificació de plagues és un resultat públic del projecte. En completar un formulari al lloc web de GreenPatrol, s'accedeix a la base de dades ia les etiquetes que contenen imatges de Tuta absoluta, Bemisia tabaci i Trialeurodes vaporarium a fulles.
Les activitats de difusió i comunicació van incloure actualitzacions del lloc web, articles científics i comunicats de premsa, aparicions a ràdio i televisió, i altres canals com LinkedIn, Facebook i Twitter, i participació en esdeveniments, tallers i congressos.
Tres components de GreenPatrol es poden explotar per separat: la solució de navegació, l'estratègia robòtica de MIP i el sistema d'identificació de plagues i malalties. S'han iniciat les patents per al mòdul de detecció i identificació de plagues, en combinació amb les capacitats de manipulació i per a l'estratègia de MIP.
La solució GreenPatrol se centra a abordar la necessitat de la UE de produir més amb menys, a mesura que la població europea creix i la superfície disponible per a l'agricultura disminueix gradualment a causa de l'augment de la silvicultura i la urbanització. La producció de cultius en hivernacles (amb un augment del 22% a la superfície des del 2011) sorgeix com una forma de protegir els cultius de les inclemències del temps, permetent la producció durant tot l'any. Tot i això, també crea condicions favorables per a nombroses plagues i malalties devastadores que poden causar pèrdues d'aproximadament el 15 %. Això ha incrementat significativament la necessitat de pesticides. Alhora, les mesures legislatives i els requisits relatius a la qualitat i la seguretat de les hortalisses s'han tornat cada cop més exigents. La conscienciació dels consumidors ha augmentat i, amb aquesta, la demanda de productes sense pesticides.
GreenPatrol té com a objectiu desenvolupar una solució robòtica innovadora i eficient per a la Gestió Integrada de Plagues en cultius, capaç de navegar dins dels hivernacles mentre realitza la detecció primerenca localitzada de plagues i l'aplicació de tractaments de manera autònoma. La capacitat de navegació de GreenPatrol es basa en els nous senyals de Galileu i la implementació de tècniques de fusió de sensors. Aquestes capacitats redunden en un augment de la qualitat de la producció, el rendiment i els ingressos del pagès, alhora que redueixen l'ús de pesticides i el seu impacte ambiental.
Els principals objectius generals inclouen: 1) Una solució robòtica de posicionament precís, capaç d'operar a l'hivernacle, que proporciona mapes de plagues precisos i detallats per a la presa de decisions sobre tractaments específics per a cada cas; 2) Integració de les millors capacitats de Galileu en entorns interiors amb poca llum; 3) Percepció amb detecció visual per a la detecció de plagues en línia i mecanismes de raonament per a una selecció eficient daccions; i 4) Estratègies de control per a la manipulació i la planificació del moviment basades en la retroalimentació del monitoratge de plagues.
L'agricultura europea s'enfronta a nombrosos reptes, com ara el creixement demogràfic, el canvi climàtic, l'escassetat de recursos o l'augment de la competència. A més, la superfície de terra disponible per a l'agricultura està disminuint, les zones rurals es despoblen i la població agrícola està envellint. El repte actual és produir més amb menys.
Els hivernacles protegeixen els cultius de les inclemències del temps i permeten la producció durant tot l'any. Els enfocaments de gestió integrada de cultius proporcionen un millor control de plagues i malalties. Tot i això, la intensificació de la producció de cultius en hivernacles crea condicions favorables per a infestacions devastadores que poden costar fins al 25 % dels ingressos potencials. La producció de cultius en hivernacles està creixent a tot el món, generant 46 377 €/ha a tot Europa.
GreenPatrol té com a objectiu desenvolupar una solució robòtica innovadora i eficient per a la Gestió Integrada de Plagues en cultius, capaç de navegar dins dels hivernacles mentre realitza tasques de detecció i control primerenc de plagues de forma autònoma. Els principals desenvolupaments se centraran en:
- Posicionament precís per generar mapes de plagues precisos i detallats en hivernacles (ambients interiors amb poca llum);
- Percepció amb sensors visuals per a la detecció de plagues en línia, incloent-hi mecanismes de raonament per a una selecció eficient d'accions;
- Estratègies de manipulació i planificació de moviments basades en la retroalimentació del monitoratge de plagues.
Les capacitats de Galileu es consideren una tecnologia fonamental per a la solució proposada, ja que proporciona un millor rendiment davant la degradació del senyal i les trajectòries múltiples presents als hivernacles.
GreenPatrol aconseguirà una reducció notable de les pèrdues de producció i l'ús de productes químics, així com un augment de la qualitat i la competitivitat, cosa que conduirà a una agricultura més sostenible, una major seguretat alimentària i la protecció del sòl i l'aigua.
El projecte inclou una fase de validació on el prototip es provarà en un entorn real per assolir el TRL7. GreenPatrol s'explotarà comercialment. El pla de negocis mostra beneficis a partir del tercer any.
El principal actiu del projecte GreenPatrol és la introducció d'una plataforma robòtica per a l'exploració i control de plagues autònoms i eficaços, basada en un sistema de suport a la presa de decisions per al Maneig Integrat de Plagues (MIP). A diferència de la majoria de solucions robòtiques per a la detecció i el tractament de plagues (bases mòbils, inclosos els sistemes d'inspecció), GreenPatrol compta amb un braç manipulador sobre una base mòbil que proporciona més mobilitat al sistema d'inspecció i permet analitzar les plantes en diferents situacions i etapes de creixement.
L'agricultura intel·ligent i precisa implica importants exigències en el desenvolupament i la implementació de nous processos, abordats per aquest projecte. S'utilitza intel·ligència artificial i un robot autònom per a la detecció primerenca i l'avaluació de possibles plagues als cultius. Es va desenvolupar una nova estratègia de MIP específicament per a l'agricultura robotitzada, cosa que constitueix un altre objectiu. Cal una gran quantitat d'imatges per generar detectors d'intel·ligència artificial, cosa que no estava disponible abans del projecte.
Actualment, no hi ha un mètode automàtic per al monitoratge directe de plantes en hivernacles per a la detecció de plagues mitjançant una plataforma robòtica. La identificació automatitzada proposada proporcionarà una mesura objectiva per avaluar l'estat de la plaga i la possible propagació. Totes les dades generades durant la detecció de plagues s'emmagatzemen mitjançant un sistema de gestió de dades que resultarà molt útil per desenvolupar models de predicció basats en les condicions ambientals. Compartir els conjunts de dades generades serà molt beneficiós per a les comunitats científica i agrícola.
La majoria dels robots dedicats a hivernacles estan especialitzats en cultius i entorns específics. Per a la navegació, és habitual recórrer a rails o canonades de calefacció, o bé a instrumentació ambiental complexa, com ara balises, etiquetes o punts de referència. En el cas dels robots autònoms, sovint es requereix la topologia precisa de l'hivernacle (nombre de files, longitud, separació, etc.). El robot GreenPatrol ofereix una solució totalment autònoma capaç de navegar sense les restriccions esmentades. Fes servir una combinació d'informació global i local per generar mapes de l'entorn i localitzar-se a si mateix i les plagues detectades. La localització global utilitza tècniques de posicionament precís de punts per obtenir una alta precisió a qualsevol ubicació, i el senyal AltBOC de Galileu E5 per millorar el seguiment i reduir les trajectòries múltiples a l'entorn de l'hivernacle.
- FUNDACION CENTRO TECNOLOGICO DE COMPONENTES (CTC)
Projectes relacionats
