Projecte H2020 ROMI: Robòtica per a microgranges
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2017 -2022
- Pressupost assignat 3.868.186,25 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte ROMI
El treball del projecte ROMI ha donat com a resultat tres dispositius "Tech Ready": el Plant Imager, el Cablebot (vinculat al Panell de l'Agricultor) i el Romi Rover. A més, aquestes dues activitats de recerca han obert nous horitzons per a innovacions futures i explotació.
El Plant Imager és una estació física de fenotipat on es col·loquen les plantes d'interès per obtenir imatges automàtiques amb una càmera RGB mòbil. També oferim un conjunt de processos danàlisi integrats que realitzen reconstruccions 3D automatitzades. El Plant Imager i els seus mòduls de programari proporcionen un entorn integral per fer el fenotipat 3D automatitzat, quantitatiu i precís de l'arquitectura d'un sol brot de planta. S'està finalitzant el seu desenvolupament en entorns controlats de laboratori per a la difusió futura en laboratoris de recerca. Tot i això, el seu ús en entorns agrícoles controlats, com hivernacles, es preveu com una aplicació a mitjà termini.
El Cablebot és una càmera que es mou automàticament al llarg dun cable per recopilar imatges dels cultius. El dispositiu està vinculat al Panell de l'Agricultor, la interfície web per visualitzar i analitzar les dades de les imatges. El mòdul de programari mapeja les fileres de cultiu, localitza i identifica plantes individuals i n'extreu les corbes de creixement. Com a part de les activitats de recerca en curs, també investiguem la predicció del creixement dels cultius o l'optimització de la ubicació.
El Romi Rover ajuda els horticultors a mantenir els horts lliures de males herbes. Escarda regularment la superfície del sòl, impedint així que les males herbes petites s'arrelin. Pot realitzar aquesta tasca pràcticament de manera autònoma i només requereix petits canvis a l'organització de l'explotació. Està dissenyat per a horts de 70 a 110 cm d'amplada i per a cultius de fins a 50 cm d'alçada. Es requereix una passada setmanal del robot per mantenir la població de males herbes sota control.
Les activitats de recerca del projecte ROMI també són molt productives. Estem avaluant noves estratègies per a un aprenentatge més obert en robòtica. Això inclou l'aprenentatge basat en la curiositat i l'aprenentatge per reforç perquè els robots puguin intervenir de manera robusta i eficient en abordar situacions complexes i impredictibles a les explotacions.
La investigació sobre models virtuals de plantes té el potencial per accelerar i millorar significativament l'entrenament dels sistemes d'IA. Aquests sistemes d'IA són necessaris en l'anàlisi automàtica d'imatges de plantes per detectar-ne els òrgans (com flors, fruits i tiges) i són un component essencial en qualsevol dispositiu robòtic avançat.
A tot Europa, els joves agricultors estan iniciant petites explotacions comercials i negocis de venda directa. Aquestes granges es poden trobar tant a zones rurals, periurbanes com urbanes. Cultiven una gran varietat de cultius (fins a 100 varietats diferents d'hortalisses a l'any) a superfícies petites (de 0,01 a 5 ha) utilitzant pràctiques d'agricultura ecològica. Aquestes granges han demostrat ser altament productives, sostenibles i viables econòmicament. No obstant això, gran part del treball es realitza manualment, cosa que resulta en condicions de treball físicament desafiants.
ROMI va desenvolupar una plataforma robòtica oberta i lleugera per a aquestes microgranges, proposant per primera vegada un robot de desherbs, un tauler de control del pagès amb un cablebot i un generador d'imatges de plantes en 3D. Amb aquestes eines, podem ajudar aquestes granges en la reducció de males herbes i el monitoratge de cultius. Redueix el treball manual i augmenta la productivitat, especialment mitjançant eines de planificació avançades. Per exemple, gràcies al robot desmaleador de ROMI, els agricultors van poder estalviar un 25% del seu temps. Aquest robot terrestre i el cablebot també adquireixen informació visual detallada sobre els llits de cultiu que s'analitza i visualitza a la nostra aplicació de control del pagès. Produeixen una imatge integrada i multiescala del desenvolupament del cultiu que ajuda el pagès a monitoritzar els cultius per augmentar l'eficiència de la sembra i la collita.
Per això, ROMI va adaptar i ampliar l'estat de l'art de les eines de monitoratge terrestre i aeri per manejar camps petits amb dissenys complexos i cultius mixtos. Per aconseguir això, nosaltres: (i) desenvolupem, i planegem portar al mercat, un robot terrestre assequible i multipropòsit, (ii) desenvolupem una aplicació de desherbatge per a aquest robot que està adaptada per a microgranges orgàniques, (iii) apliquem tècniques avançades d'anàlisi i modelatge de plantes en 3D per a l'adquisició de dades, (iv) integrem tècniques de integrem aquestes tècniques també en un cablebot per al monitoratge de cultius a múltiples escales, (v) vam proposar un escàner 3D assequible per al fenotipat de plantes i (vii) vam provar l'eficàcia de la nostra solució en condicions de camp reals a la granja de mercat de Chatelain.
A tot Europa, joves agricultors estan creant petites explotacions agrícoles. Aquestes explotacions es troben tant a zones rurals com periurbanes i urbanes. Cultiven una gran varietat de cultius (fins a 100 varietats diferents d'hortalisses a l'any) a superfícies petites (de 0,01 a 5 ha) mitjançant pràctiques d'agricultura ecològica. Aquestes explotacions han demostrat ser altament productives, sostenibles i viables econòmicament. No obstant això, gran part del treball es fa manualment, cosa que resulta en condicions laborals físicament exigents.
ROMI desenvoluparà una plataforma robòtica oberta i lleugera per a aquestes microgranges. Ajudarem aquestes explotacions en la reducció de males herbes i la monitorització dels cultius. Això reduirà el treball manual i augmentarà la productivitat. Gràcies al robot desherbador de ROMI, els agricultors estalviaran un 25% de temps. Aquest robot també recull informació detallada de les plantes de mostra i s'acobla a un dron que recull informació més global a nivell de cultiu. Junts, generaran una imatge integrada i multiescala del desenvolupament del cultiu que ajudarà el pagès a monitoritzar-lo per a una collita més eficient. Per això, ROMI haurà d'adaptar i ampliar eines de monitoratge terrestres i aèries d'última generació per gestionar camps petits amb dissenys complexos i cultius mixtos.
Per això, farem el següent: (i) desenvolupar i comercialitzar un robot terrestre assequible i multipropòsit; (ii) desenvolupar una aplicació de desherbat per a aquest robot, adaptada a microgranges orgàniques; (iii) aplicar tècniques avançades d'anàlisi i modelatge de plantes en 3D a l'adquisició de dades a camp; (iv) integrar aquestes tècniques d'anàlisi al robot per a una monitorització detallada de les plantes; (iv) integrar aquestes tècniques també al dron aeri NERO per a la monitorització de cultius a múltiples escales; (v) ampliar el robot amb noves tècniques d'aprenentatge adaptatiu per millorar el control sensoriomotor de l'aplicació de monitorització de plantes; i (vii) provar l'eficàcia de la nostra solució en condicions reals de camp.
Les eines desenvolupades durant el projecte contribueixen al desenvolupament d‟un model agrícola que combina la sostenibilitat ambiental, econòmica i social. En primer lloc, donen suport a les petites explotacions agrícoles que practiquen l'agroecologia i el policultiu. De fet, els estudis d'explotació van demostrar que el ROMI Rover va ser una de les poques solucions de desherbat adaptades a la configuració de les microgranges d'hortalisses. A més, continua sent relativament assequible en comparació amb la majoria de les solucions de desherbat robòtic.
Així mateix, el Farmer Dashboard és una de les poques tecnologies que se centra en el monitoratge del creixement de les plantes. No obstant això, pot ajudar els productors d'hortalisses, maduixes, plantes ornamentals i plantes herbàcies/aromàtiques en hivernacles a optimitzar-ne la producció i reduir l'ús d'intrants. L'ús de sensors i capacitats avançades de modelatge a ROMI pot, per tant, facilitar la gestió d'entorns agrícoles complexos. D'aquesta manera, les eines ROMI poden fomentar la productivitat i l'adopció de pràctiques agroecològiques, fins i tot a microgranges.
Els dispositius ROMI també donen suport al desenvolupament de la investigació vegetal, cosa que implica l'anàlisi de les seves característiques (fenotipat). Els dispositius automàtics de fenotipat comercialitzats actualment solen ser d'alt rendiment i costosos, per això estan reservats per als professionals del fenotipat. Tot i això, el generador d'imatges 3D de plantes ofereix un rendiment mitjà i és més assequible. Per tant, pot ser utilitzat per altres tipus de científics, incloent aquells que estudien plantes de mida petita o mitjana. El tauler de control del pagès també podria impulsar la investigació vegetal, especialment en plataformes d'experimentació. Els científics que fan la selecció varietal, per exemple, monitoren de prop el creixement de les plantes manualment. Tot i això, els dispositius que automatitzen la recopilació de dades de plantes són més ràpids i fiables que la recopilació manual. Per tant, el generador d'imatges 3D de plantes i el tauler de control del pagès poden donar suport a la investigació vegetal a laboratoris i centres d'experimentació.
Finalment, les eines ROMI (hardware i software) estan disponibles sota llicència gratuïta per aconseguir el major impacte possible. Aquest model facilita l'accés als resultats a petites explotacions agrícoles de tot el món i facilita la col·laboració entre pagesos, científics, enginyers i indústria. A més d'impulsar el desenvolupament de models agrícoles sostenibles i la investigació vegetal, ROMI ha desenvolupat i continuarà desenvolupant sinergies entre ells.
- INSTITUT D'ARQUITECTURA AVANCADA DE CATALUNYA (IAAC)
Projectes relacionats
