Proxecto H2020 GREENPATROL: Solución Galileo mellorada para a detección e o control de pragas en invernadoiros con robots de servizo autónomos
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2017 -2020
- Orzamento asignado 2.058.795,5 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto GREENPATROL
O principal resultado de GreenPatrol é a implementación 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 pragas de forma autónoma.
As especificacións de GreenPatrol determináronse mediante entrevistas con potenciais usuarios, partes interesadas e análises de invernadoiros. 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 os mecanismos de seguridade tanto a nivel de hardware como de software.
O prototipo robótico GreenPatrol é o sistema de hardware e 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 inerciais, láseres 3D, cámaras e iluminación)
- Actuadores (pulverizador)
- Unidade de procesamento e comunicacións
Ademais do prototipo GreenPatrol en si, o proxecto tamén entregou un prototipo de unidade de posicionamento global, baseada en GNSS e habilitada para Galileo, asistida por sensores inerciais 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 leve a cabo misións de inspección e tratamento segundo a estratexia de xestión integrada de pragas dentro da 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 a competitividade, o que resulta nunha agricultura máis sostible, unha maior seguridade alimentaria e a protección do solo e da auga.
O proxecto incluíu unha fase de validación na que o prototipo se probou tanto en contornas simuladas como reais, acadando un TRL7. GreenPatrol explotarase comercialmente segundo un plan de negocios que mostra 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 completar un formulario no sitio web de GreenPatrol, podes acceder á base de datos e ás etiquetas que conteñen imaxes de Tuta absoluta, Bemisia tabaci e Trialeurodes vaporarium en follas.
As actividades de divulgación e comunicación incluíron actualizacións do sitio web, artigos científicos e comunicados 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 robótica de xestión integrada de pragas e enfermidades 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 de xestión integrada de pragas.
A solución GreenPatrol céntrase en abordar a necesidade da UE de producir máis con menos, a medida que a poboación europea medra 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 % na superficie desde 2011) xurdiu como unha forma de protexer os cultivos das inclemencias do tempo, o que permite a produción durante todo o ano. Non obstante, tamén crea condicións favorables para numerosas pragas e enfermidades devastadoras que poden causar 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 a seguridade das verduras tornáronse 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 resultan nun aumento da calidade da produción, do rendemento e dos 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 funcionar no invernadoiro, que proporcione mapas de pragas precisos e detallados para a toma de decisións sobre tratamentos específicos para cada caso; 2) Integración das mellores capacidades de Galileo en contornas 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 da manipulación e planificación de movementos baseadas na retroalimentación da vixilancia de pragas.
A agricultura europea enfróntase a numerosos desafíos, 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 está a envellecer. O reto actual é producir máis con menos.
Os invernadoiros protexen os cultivos das inclemencias do tempo, o que permite a produción durante todo o ano. As estratexias integradas de xestión de cultivos permiten 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 á vez que detecta e controla as pragas de forma autónoma e precoz. Os principais desenvolvementos centraranse en:
- Posicionamento preciso para xerar mapas de pragas exactos 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 eficiente de accións;
- Estratexias de planificación de manipulación e movementos baseadas na retroalimentación do seguimento de pragas.
As capacidades de Galileo considéranse unha tecnoloxía clave para a solución proposta, xa que proporciona un mellor rendemento ante a degradación do sinal e a multitraxectoria presentes nos invernadoiros.
GreenPatrol conseguirá unha redución significativa das perdas de produción e do uso de produtos químicos, así como un aumento da calidade e a competitividade, o que levará a unha agricultura máis sostible, unha maior seguridade alimentaria e a protección do solo e da auga.
O proxecto inclúe unha fase de validación na que o prototipo se probará nun entorno real para acadar o TRL7. GreenPatrol será explotado 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 o control autónomo e eficaz de pragas, baseada nun sistema de apoio á decisión para a Xestión Integrada de Pragas (XIP). A diferenza da maioría das solucións robóticas para a detección e o tratamento de pragas (bases móbiles, incluídos os 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 etapas de crecemento.
A agricultura intelixente e precisa impón unhas esixencias significativas no desenvolvemento e a implementación de novos procesos, aos que se refire este proxecto. A intelixencia artificial e un robot autónomo utilízanse para a detección e avaliación temperás de posibles pragas dos cultivos. Desenvolveuse unha nova estratexia de xestión integrada de rastros especificamente para a agricultura robótica, o que é outro obxectivo. Requírese un gran número de imaxes para xerar detectores de IA, algo que non estaba dispoñible antes do proxecto.
Actualmente, non existe un método automatizado para a monitorización directa 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 posible 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 grande beneficio para as comunidades científica e agrícola.
A maioría dos robots de invernadoiro están especializados para cultivos e ambientes específicos. Para a navegación, é común empregar raís ou tubos de calefacción, ou instrumentación ambiental complexa como balizas, etiquetas ou puntos de referencia. No caso dos robots autónomos, a miúdo requírese a topoloxía precisa do invernadoiro (número de filas, lonxitude, espazado, etc.). O robot GreenPatrol ofrece unha solución totalmente autónoma capaz de navegar sen as restricións mencionadas. Emprega unha combinación de información global e local para xerar mapas do medio ambiente e localizarse e detectar pragas. A localización global emprega técnicas precisas de posicionamento puntual para unha alta exactitude en calquera lugar e o sinal Galileo E5 AltBOC para mellorar o seguimento e reducir as traxectorias múltiples no ambiente de invernadoiro.
- FUNDACION CENTRO TECNOLOGICO DE COMPONENTES (CTC)
Proxectos relacionados
