Proxecto H2020 GREENPATROL: solución Galileo mellorada para a detección e control de pragas en campos de invernadoiro con robots de servizo autónomos
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2017 -2020
- Orzamento asignado 2.058.795,5 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento H2020
- Páxina web do proxecto GREENPATROL
O principal resultado de GreenPatrol é a implantación dun prototipo completo de solución robótica que implementa o concepto de Xestión Integrada de Pragas nos cultivos, coa capacidade de navegar dentro dos invernadoiros mentres detecta e trata as pragas de forma autónoma.
As especificacións de GreenPatrol determináronse mediante entrevistas con potenciais usuarios, partes interesadas e análise de invernadoiro. A arquitectura do sistema foi deseñada desde unha perspectiva funcional e modular. Definíronse probas para verificar o cumprimento de cada requisito a nivel de subsistema e para todo o sistema. Tamén se consideraron mecanismos de seguridade tanto a nivel de hardware como de software.
O prototipo robótico GreenPatrol é o sistema hardware-software real, que inclúe todos os desenvolvementos realizados no proxecto GreenPatrol. O prototipo de GreenPatrol consta dos seguintes compoñentes de hardware:
- Unidade de localización global
- Plataforma robótica
- Manipulador de brazo robótico
- Sensores (codificadores, sensores inerciales, láseres 3D, cámaras e iluminación)
- Actuadores (pulverizador)
- Unidade de procesamento e comunicacións
Ademais do propio prototipo de GreenPatrol, o proxecto tamén entregou un prototipo de unidade de posicionamento global, baseado en GNSS e habilitado para Galileo, asistido por sensores inerciales e odometría.
Os niveis de precisión da solución de localización absoluta combinados coa localización relativa dentro do invernadoiro, xunto coas capacidades de navegación autónoma, permiten que o robot navegue con precisión e alcance as posicións obxectivo. Esta característica permite que o sistema realice misións de inspección e tratamento segundo a estratexia IPM coa frecuencia requirida, garantindo que a solución GreenPatrol sexa unha alternativa válida e eficiente á xestión tradicional de inspección e control de pragas.
O concepto GreenPatrol permite unha redución significativa das perdas de produción e do uso de produtos químicos, así como un aumento da calidade e da competitividade, o que resulta nunha agricultura máis sostible, unha maior seguridade alimentaria e protección do solo e da auga.
O proxecto incluíu unha fase de validación na que se probou o prototipo tanto en contornos simulados como reais, conseguindo un TRL7. GreenPatrol explotarase comercialmente segundo un plan de negocios que presenta beneficios a partir do terceiro ano.
A base de datos de imaxes para a detección e identificación de pragas é un resultado público do proxecto. Ao cubrir un formulario no sitio web de GreenPatrol, pode acceder á base de datos e ás etiquetas que conteñen imaxes de Tuta absoluta, Bemisia tabaci e Trialeurodes vaporarium nas follas.
As actividades de divulgación e comunicación incluíron actualizacións de sitios web, artigos científicos e notas de prensa, aparicións en radio e televisión e outras canles como LinkedIn, Facebook e Twitter, así como a participación en eventos, obradoiros e conferencias.
Tres compoñentes de GreenPatrol pódense operar por separado: a solución de navegación, a estratexia de IPM robótica e o sistema de identificación de pragas e enfermidades. Presentáronse patentes para o módulo de detección e identificación de pragas, combinado coas capacidades de manexo, e para a estratexia IPM.
A solución GreenPatrol céntrase en abordar a necesidade da UE de producir máis con menos, xa que a poboación de Europa crece e a superficie dispoñible para a agricultura diminúe gradualmente debido ao aumento da silvicultura e a urbanización. A produción de cultivos en invernadoiro (cun aumento do 22% da superficie desde 2011) xurdiu como unha forma de protexer os cultivos das inclemencias do tempo, permitindo a produción durante todo o ano. Non obstante, tamén crea condicións favorables para numerosas pragas e enfermidades devastadoras que poden provocar perdas de aproximadamente o 15%. Isto aumentou significativamente a necesidade de pesticidas. Ao mesmo tempo, as medidas lexislativas e os requisitos relativos á calidade e seguridade dos vexetais son cada vez máis estritos. A concienciación dos consumidores aumentou, e con ela, a demanda de produtos sen pesticidas.
GreenPatrol ten como obxectivo desenvolver unha solución robótica innovadora e eficiente para a Xestión Integrada de Pragas en cultivos, capaz de navegar dentro dos invernadoiros mentres realiza unha detección temperá e localizada de pragas e unha aplicación de tratamento autónoma. As capacidades de navegación de GreenPatrol baséanse nos novos sinais de Galileo e na implementación de técnicas de fusión de sensores. Estas capacidades dan como resultado un aumento da calidade da produción, o rendemento e os ingresos dos agricultores, ao tempo que reducen o uso de pesticidas e o impacto ambiental.
Os principais obxectivos xerais inclúen: 1) Unha solución robótica de posicionamento preciso, capaz de operar no invernadoiro, que proporcione mapas de pragas precisos e detallados para a toma de decisións sobre o tratamento específico de cada caso; 2) Integración das mellores capacidades de Galileo en ambientes interiores con pouca luz; 3) Percepción con detección visual para a detección de pragas en liña e mecanismos de razoamento para unha selección eficiente de accións; e 4) Estratexias de control para a manipulación e a planificación do movemento baseadas na retroalimentación do seguimento de pragas.
A agricultura europea enfróntase a numerosos retos, como o crecemento da poboación, o cambio climático, a escaseza de recursos e o aumento da competencia. Ademais, a superficie de terra dispoñible para a agricultura está a diminuír, as zonas rurais están a despoboarse e a poboación agrícola envellece. O reto actual é producir máis con menos.
Os invernadoiros protexen os cultivos das inclemencias do tempo, permitindo a produción durante todo o ano. Os enfoques de xestión integrada dos cultivos proporcionan un mellor control de pragas e enfermidades. Non obstante, a intensificación da produción de cultivos en invernadoiro crea condicións favorables para infestacións devastadoras que poden custar ata o 25% dos ingresos potenciais. A produción de cultivos de invernadoiro está a medrar en todo o mundo, xerando 46.377 €/ha en toda Europa.
GreenPatrol ten como obxectivo desenvolver unha solución robótica innovadora e eficiente para a Xestión Integrada de Pragas en cultivos, capaz de navegar dentro dos invernadoiros ao tempo que detecta e controla as pragas de forma autónoma. Os principais desenvolvementos centraranse en:
- Posicionamento preciso para xerar mapas de pragas precisos e detallados en invernadoiros (ambientes interiores con pouca luz);
- Percepción con sensores visuais para a detección de pragas en liña, incluíndo mecanismos de razoamento para a selección de accións eficientes;
- Estratexias de manipulación e planificación do movemento baseadas na retroalimentación do seguimento de pragas.
As capacidades de Galileo considéranse unha tecnoloxía clave para a solución proposta, xa que proporciona un rendemento mellorado ante a degradación do sinal e os camiños múltiples presentes nos invernadoiros.
GreenPatrol logrará unha redución significativa das perdas de produción e do uso de produtos químicos, así como un aumento da calidade e da competitividade, o que levará a unha agricultura máis sostible, unha maior seguridade alimentaria e protección do solo e da auga.
O proxecto inclúe unha fase de validación na que se probará o prototipo nun entorno real para acadar o TRL7. GreenPatrol explotarase comercialmente. O teu plan de negocios mostra beneficios a partir do terceiro ano.
O principal activo do proxecto GreenPatrol é a introdución dunha plataforma robótica para a exploración e control de pragas de forma autónoma e eficaz, baseada nun sistema de apoio á decisión de Xestión Integrada de Pragas (IPM). A diferenza da maioría das solucións robóticas para a detección e tratamento de pragas (bases móbiles, incluíndo sistemas de inspección), GreenPatrol presenta un brazo manipulador sobre unha base móbil que proporciona unha maior mobilidade ao sistema de inspección e permite analizar plantas en diferentes situacións e fases de crecemento.
A agricultura intelixente e precisa supón importantes demandas para o desenvolvemento e implantación de novos procesos, aos que se aborda este proxecto. A intelixencia artificial e un robot autónomo empréganse para a detección precoz e a avaliación de potenciais pragas de cultivos. Desenvolveuse unha nova estratexia IPM específicamente para a agricultura robótica, que é outro dos obxectivos. Requírese unha gran cantidade de imaxes para xerar detectores de intelixencia artificial, algo que non estaba dispoñible antes do proxecto.
Actualmente, non existe un método automatizado para o seguimento directo das plantas de invernadoiro para a detección de pragas mediante unha plataforma robótica. A identificación automatizada proposta proporcionará unha medida obxectiva para avaliar o estado da praga e a súa potencial propagación. Todos os datos xerados durante a detección de pragas almacénanse mediante un sistema de xestión de datos que será moi útil para desenvolver modelos de predición baseados nas condicións ambientais. Compartir os conxuntos de datos xerados será de gran beneficio para as comunidades científicas e agrícolas.
A maioría dos robots de invernadoiro están especializados en cultivos e ambientes específicos. Para a navegación é habitual o uso de carrís ou tubos de calefacción, ou instrumentación ambiental complexa como balizas, etiquetas ou puntos de referencia. No caso dos robots autónomos, adoita ser necesaria a topoloxía precisa do invernadoiro (número de filas, lonxitude, espazamento, etc.). O robot GreenPatrol ofrece unha solución totalmente autónoma capaz de navegar sen as mencionadas restricións. Utiliza unha combinación de información global e local para xerar mapas da contorna e localizarse a si mesmo e as pragas detectadas. A localización global utiliza técnicas de posicionamento de puntos precisos para unha alta precisión en calquera lugar, e o sinal Galileo E5 AltBOC para mellorar o seguimento e reducir o multitraxecto no ambiente do invernadoiro.
- FUNDACION CENTRO TECNOLOGICO DE COMPONENTES (CTC)
Proxectos relacionados
