Skip to main content

Projecte H2020 SCORPION: Robots rendibles per a polvorització de precisió intel·ligent

  • Tipus Projecte
  • Estat Completat
  • Execució 2021 -2023
  • Pressupost assignat 2.501.104,83 €
  • Àmbit Europeo
  • Comunitat Autònoma Cataluña; Madrid, Comunidad de
  • Font principal de finançament Horitzó 2020
  • Web del projecte https://scorpion-h2020.eu/
Descripció

Amb les tecnologies robòtiques avançant a velocitats vertiginoses, molts sectors industrials estan ansiosos per donar-los la benvinguda. Un és l'agricultura, que s'enfronta al problema de la fumigació amb fitofarmacèutics ia la necessitat de reduir-ne la sobredosi alhora que es conserva l'eficiència i el rendiment dels cultius. El projecte SCORPION, finançat amb fons europeus, abordarà molts dels reptes que comporta el desenvolupament d?un tractor modular no tripulat en cooperació amb diverses associacions, institucions i empreses d?agricultura i robòtica. L'objectiu és reduir l'ús de fitofarmacèutics mentre es manté el rendiment, l'eficiència i el valor dels cultius.

Aquesta màquina se centrarà inicialment en vinyes de pendent pronunciat que presentin més dificultats durant la polvorització. SCORPION portarà el TRL de les tecnologies involucrades de 5 a 7. Aquest increment és degut a cinc temes principals d'IDT: localització i sistemes de navegació (tenint en compte l'EGNSS); eina de polvorització avançada amb tecnologia de taxa variable (VRT); sistemes de seguretat; compliment i interoperabilitat; i modularitat. SCORPION contribuirà a construir el seu segment de mercat alineat amb l'Agenda Estratègica Europea de Robòtica ia crear noves oportunitats de negoci, així com reduir l'ús de fertilitzants a l'agricultura i augmentar la qualitat de l'aire. SCORPION llança al mercat un robot modular rendible per a la polvorització d'alta precisió en cultius permanents, integrant tres mòduls principals: un tractor autònom (<50hp), un polvoritzador d'alta precisió amb tractaments de llum UV nous i un avançat sistema de detecció a l'aire lliure. Aquests mòduls es poden comercialitzar de manera independent o en forma del robot SCORPION.

Descripció de les activitats

Durant el període de l'informe, el consorci SCORPION ha realitzat 2 períodes d'integració a vinyes reals. A la darrera integració es va realitzar un robot equipat amb un polvoritzador de precisió amb la capacitat d'aplicar el valor preestablert (obtingut a partir d'un mapa de prescripció) i ajustar en temps real el valor preescrit d'acord amb l'àrea foliar real de la vinya, reduint així les pèrdues durant les operacions de fumigació.

  • El WP1 ha definit larquitectura robòtica general i ha definit els requisits per als prototips de SCORPION.
  • A WP2 hem desenvolupat un polvoritzador de precisió "convencional" compatible amb un tractor i AgRob V18 amb sistemes de percepció avançats i tecnologies (Variable Rate Technologies) VRT i ISOBUS. A més a més en aquest WP es van iniciar els desenvolupaments del nou polvoritzador totalment elèctric.
  • Al WP3 es va començar a desenvolupar el nou receptor GNSS i es van realitzar diverses proves de laboratori. En aquest WP es van estudiar i van provar diversos enfocaments SLAM, els paquets VIneSLAM i AgRobPP es van desenvolupar sota el ROS2 i es van provar durant els dies pilot/integracions.
  • Al WP4 havíem analitzat el codi font desenvolupat al WP3 i vam desenvolupar els controladors de missió i supervisors.
  • Al WP5 es va acoblar l'AgRobV18 amb el polvoritzador desenvolupat en el marc del WP2 i amb les solucions WP3 i WP4, que es van provar a les II jornades d'integració de SCORPION. Per augmentar l'impacte del SCORPION es va dissenyar i muntar un robot totalment elèctric que es plantejarà els propers dies d'integració.
  • Al WP6 es va publicar la pàgina web i es van realitzar diverses accions de comunicació i difusió, com la participació a FIRA 2021 i EIMA i la participació al premi IF amb WETA design (on WETA va obtenir el premi de disseny). Es van publicar 7 articles científics i es van fer més de 15 accions per comunicar el projecte a un públic més ampli.
  • Al WP7 hem començat a desenvolupar el pla d‟explotació per al final del projecte.
Descripció contextual

La fumigació a l'agricultura representa un desafiament social a causa del seu impacte negatiu a la salut humana i animal i al medi ambient. L'augment de l'eficiència de la polvorització cap a l'objectiu de "el moment adequat, la quantitat correcta, el lloc correcte" implica la reducció de les pèrdues i, en conseqüència, la quantitat de fitofàrmacs utilitzats, l'ús de l'aigua i l'exposició humana i animal als pesticides, i l'augment de la disponibilitat del sistema de fumigació alhora que es redueixen els costos de mà d'obra.

A més, és desitjable l'adopció de nous tractaments de polvorització ecològics per augmentar tant el rendiment com l'eficiència del tractament. L'agricultura en terrenys accidentats també és un repte, a causa de l'accidentat d'alguns terrenys, la manca d'espai per maniobrar, les dificultats de comunicació a causa dels obstacles naturals i les dures condicions atmosfèriques associades.

Per fer front a aquests desafiaments, es va formar un consorci amb actors complementaris d'agricultura de precisió per al projecte SCORPION, que va reunir associacions de vinyes de pendents pronunciats (CERVIM, INNOVI), institucions d'IDT de robòtica i maquinària agrícola (INESC, EUT i IMAMOTER, WUR), py dedicada a la innovació al sector (IPN). La solució de SCORPION serà una eina de polvorització de precisió segura i autònoma integrada en un tractor modular no tripulat (plataforma robòtica).

Se centrarà en vinyes de fort pendent però amb impacte en altres cultius permanents d'alt valor (oliverar i fructicultura). SCORPION' considerarà el receptor del Sistema Global de Navegació per Satèl·lit (EGNSS) (triple freqüència, PPP, OS-NMA, HAS) fusionat amb altres sensors, per augmentar la fiabilitat, precisió i seguretat de la solució, i per permetre tractaments autònoms amb llum ultraviolada (per eliminar la necessitat parcial de fitofàrmacs). SCORPION portarà el TRL de les tecnologies involucrades de 5 a 7 i originarà un robot de polvorització modular. Aquests quatre mòduls es poden explorar de manera independent o conjunta.

Objectius

La polvorització a l'agricultura representa un desafiament social a causa del seu impacte negatiu en la salut humana i animal, així com en el medi ambient. Augmentar l'eficiència de la polvorització per assolir l'objectiu de "moment adequat, quantitat adequada, lloc adequat" implica reduir les pèrdues i, per tant, la quantitat de fitofàrmacs utilitzats, el consum d'aigua i l'exposició de persones i animals a pesticides, així com augmentar la disponibilitat del sistema de polvorització, alhora que es redueixen els costos laborals. A més, és desitjable l'adopció de nous tractaments de polvorització ecològics per augmentar tant el rendiment com l'eficiència del tractament.

L'agricultura en terrenys accidentats també presenta desafiaments, a causa del pendent d'alguns terrenys, la manca d'espai per maniobrar, les dificultats de comunicació a causa d'obstacles naturals i les dures condicions atmosfèriques associades. Per afrontar aquests desafiaments, es va formar un consorci amb actors complementaris de l'agricultura de precisió per al projecte SCORPION, que reuneix associacions de vinyes en pendents pronunciats (CERVIM, INNOVI), institucions de R+D+i en robòtica i maquinària agrícola (INESC, EUT, IMAMOTER, WUR SPI), i una institució dedicada a la innovació al sector (IPN). La solució de SCORPION consistirà en una eina de polvorització de precisió segura i autònoma, integrada en un tractor modular no tripulat (plataforma robòtica).

Se centrarà en vinyes en pendents pronunciats, però amb impacte en altres cultius permanents d'alt valor (oliverars i fructicultura). SCORPION incorporarà un receptor del Sistema Global de Navegació per Satèl·lit (EGNSS) (triple freqüència, PPP, OS-NMA, HAS) integrat amb altres sensors per augmentar la fiabilitat, precisió i seguretat de la solució, així com per permetre tractaments autònoms amb llum ultraviolada (eliminant parcialment la necessitat de fitofàrmacs). SCORPION ampliarà l'abast de les tecnologies involucrades de 5 a 7 i crearà un robot de polvorització modular. Aquests quatre mòduls es poden explorar de manera independent o conjunta.

Resultats

La UE és el major productor, consumidor i exportador de vi del món, i contribueix a 50 % de la producció mundial de vi. La majoria de les vinyes són molt petites. A més, al voltant del 10% de les vinyes europees són vinyes de "pendent pronunciada". Aquestes petites vinyes, en llocs muntanyosos i remots, són famosos pels seus vins premium d'alta qualitat que tenen un paper crucial a les economies rurals. No obstant això, les seves necessitats úniques són relativament descurades pels fabricants de maquinària tradicionals a causa de la mida petita del mercat. Això està canviant amb un Guardonat robot de polvorització desenvolupat per l'empresa ESCORPIÓN i presentat al prestigiós Fòrum Mundial de Robòtica Agrícola 2023 i 2024 (FIRA 2023 i FIRA 2024).

Una solució modular de tecnologies autònomes per a l'agricultura de precisió L'ús de robots agrícoles a terrenys accidentats i remots és particularment desafiant. SCORPION ha desenvolupat un conjunt de tecnologies robòtiques modulars avançades dissenyades per satisfer les necessitats de l'agricultura de precisió en regions muntanyenques i les ha integrat al robot de polvorització WETA. Segons el coordinador del projecte, Filipe Neves dos Santos, d'INESC TEC: "L'eina de fumigació d'alta precisió interpreta els 'mapes de prescripció' georeferenciats construïts pels sistemes de suport a la presa de decisions tenint en compte les dades històriques dels camps, com els nivells de nutrients del sòl i els rendiments històrics. La tecnologia de taxa variable (VRT). modulació d'amplada de pols i un ventilador elèctric permeten gairebé cap pèrdua de polvorització i una eficiència energètica deu vegades més gran que els mètodes de polvorització tradicionals". A més, es pot canviar de l'aplicació de polvorització a l'aplicació de llum ultraviolada en menys de 10 minuts i l'usuari pot interconnectar el robot mitjançant un telèfon intel·ligent Android que està connectat al sistema de navegació robòtica d'INESC TEC.

La plataforma robòtica WETA totalment elèctrica garanteix la tracció a les quatre rodes fins i tot als terrenys rocosos i inclinats més desafiadors. El radi de gir de menys de 20 centímetres i el perfil prim de menys d'un metre d'ample li permeten atendre cultius densament plantats sense compactació del terra. Per acabar, el sistema de navegació robòtica permet una localització completa i una planificació de rutes en temps real. Tant aquest sistema com l'eina de polvorització es poden integrar perfectament en qualsevol tractor o plataforma robòtica per aconseguir un sistema de polvorització totalment autònom.

Tecnologies avançades de percepció i localització El robot agrícola WETA, el sistema de navegació robòtica i el VRT estan equipats amb l'última tecnologia, cosa que permet que un receptor de sistemes globals de navegació per satèl·lit (GNSS) funcioni amb tots els serveis de Galileu. Això garanteix que funcionin de manera òptima amb dades en temps real les 24 hores del dia, fins i tot en àrees remotes sense cobertura de xarxa mòbil. En entorns amb una recepció mòbil adequada, els sistemes canvien a la manera cinemàtica en temps real per millorar la precisió de la localització i proporcionar redundància. El sistema de percepció d'última generació inclou detecció i abast de llum (LiDAR) i càmeres. El sistema de navegació robòtica també té un sistema de navegació inercial i té en compte les característiques visibles del paisatge natural per a una localització 3D precisa i fiable quan detecta anomalies o interferències al GNSS.

Una nova era a l'agricultura de precisió El robot agrícola WETA ofereix una precisió, fiabilitat i seguretat incomparables en operacions en camp obert. "El robot SCORPION està a l'avantguarda de la tecnologia agrícola, amb la seva capacitat única per analitzar de manera autònoma un mapa de prescripció obtingut d'un sistema de suport a la presa de decisions en una seqüència de tasques executables que culminen en l'aplicació de polvorització de precisió al camp. Aquesta capacitat garanteix una veritable autonomia de camp", assenyala Neves dos Santos. No només millorarà la sostenibilitat i promourà pràctiques ecològiques en el maneig de vinyes, sinó que també facilitarà l'expansió a regions muntanyoses sense explotar de potencial immens, fomentant el creixement de les economies locals. SCORPION aplana el camí per a una nova era d'agricultura de precisió i agricultura intel·ligent.

Coordinadors
  • INESC TEC - INSTITUTO DE ENGENHARIADE SISTEMAS E COMPUTADORES, TECNOLOGIA E CIENCIA
Col·laboradors
  • INSTITUTO PEDRO NUNES ASSOCIACAO PARA A INOVACAO E DESENVOLVIMENTO EM CIENCIA E TECNOLOGIA
  • ASSOCIACIO AEI INNOVI (AGRUPACIO EMPRESARIAL INNOVADORA)
  • SOCIEDADE PORTUGUESA DE INOVACAO CONSULTADORIA EMPRESARIAL E FOMENTO DA INOVACAO SA
  • CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE
  • CERVIM
  • FUNDACIO EURECAT
  • TEYME TECHNOLOGIE AGRICOLA SL
  • STICHTING WAGENINGEN RESEARCH
  • DEIMOS SPACE SOCIEDAD LIMITADA UNIPERSONAL