Proxecto ROMI H2020: Robótica para microgranxas
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2017 -2022
- Orzamento asignado 3.868.186,25 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto ROMI
O traballo do proxecto ROMI deu lugar a tres dispositivos "Tech Ready": o Plant Imager, o Cablebot (conectado ao Farmer Dashboard) e o Romi Rover. Ademais, estas dúas actividades de investigación abriron novos horizontes para a innovación e a explotación futuras.
O Plant Imager é unha estación de fenotipificación física onde se colocan as plantas de interese para a súa obtención automática de imaxes cunha cámara RGB móbil. Tamén ofrecemos un conxunto de procesos de análise integrados que realizan reconstrucións 3D automatizadas. Plant Imager e os seus módulos de software proporcionan un entorno completo para realizar fenotipificación 3D automatizada, cuantitativa e precisa da arquitectura de brotes individuais dunha planta. Está a finalizarse o seu desenvolvemento en contornas de laboratorio controladas para a súa futura difusión en laboratorios de investigación. Non obstante, o seu uso en contornas agrícolas controladas, como invernadoiros, considérase unha aplicación a medio prazo.
O Cablebot é unha cámara que se move automaticamente ao longo dun cable para recoller imaxes de cultivos. O dispositivo está conectado ao panel de control do agricultor, a interface web para visualizar e analizar datos de imaxes. O módulo de software mapea as fileiras de cultivos, localiza e identifica plantas individuais e extrae as súas curvas de crecemento. Como parte das nosas actividades de investigación en curso, tamén estamos a investigar a predición do crecemento dos cultivos e a optimización da súa localización.
O Romi Rover axuda aos produtores a manter os seus xardíns libres de herbas daniñas. Desherbar a superficie do solo regularmente, evitando que as pequenas herbas daniñas arraiguen. Pode realizar esta tarefa de forma case autónoma e só require pequenos cambios na organización da granxa. Está deseñado para pomares de 70 a 110 cm de ancho e para cultivos de ata 50 cm de alto. É necesaria unha pasada semanal do robot para manter a poboación de herbas daniñas baixo control.
As actividades de investigación do proxecto ROMI tamén son moi produtivas. Estamos a avaliar novas estratexias para unha aprendizaxe máis aberta en robótica. Isto inclúe a aprendizaxe baseada na curiosidade e a aprendizaxe por reforzo, o que permite que os robots respondan de forma robusta e eficiente a situacións agrícolas complexas e imprevisibles.
A investigación sobre modelos de plantas virtuais ten o potencial de acelerar e mellorar significativamente o adestramento de sistemas de IA. Estes sistemas de IA son necesarios para a análise automática de imaxes de plantas para detectar os seus órganos (como flores, froitos e talos) e son un compoñente esencial de calquera dispositivo robótico avanzado.
En toda Europa, os agricultores novos están a iniciar pequenas explotacións comerciais e negocios de venda directa. Estas explotacións pódense atopar en zonas rurais, periurbanas e urbanas. Cultivan unha ampla variedade de cultivos (ata 100 variedades diferentes de hortalizas ao ano) en pequenas parcelas de terra (de 0,01 a 5 ha) empregando prácticas de agricultura ecolóxica. Estas granxas demostraron ser altamente produtivas, sostibles e economicamente viables. Non obstante, gran parte do traballo realízase manualmente, o que resulta en condicións de traballo fisicamente difíciles.
ROMI desenvolveu unha plataforma robótica aberta e lixeira para estas microgranxas, propoñendo por primeira vez un robot desherbante, un panel de control para agricultores cun cablebot e un lector de imaxes de plantas en 3D. Con estas ferramentas, podemos axudar a estas granxas co control de herbas daniñas e a monitorización de cultivos. Reducir o traballo manual e aumentar a produtividade, especialmente mediante ferramentas de planificación avanzadas. Por exemplo, grazas ao robot desbrozadora de ROMI, os agricultores puideron aforrar un 25 % do seu tempo. Este robot terrestre e o robot de cable tamén adquiren información visual detallada sobre os canteiros de cultivo, que se analiza e mostra na nosa aplicación de monitorización de agricultores. Producen unha imaxe integrada e multiescala do desenvolvemento dos cultivos que axuda aos agricultores a supervisar os cultivos para aumentar a eficiencia da plantación e a colleita.
Para iso, ROMI adaptou e ampliou ferramentas de monitorización terrestre e aérea de última xeración para xestionar campos pequenos con deseños complexos e cultivos mixtos. Para conseguilo, nós: (i) desenvolvemos, e planeamos lanzar ao mercado, un robot terrestre accesible e multipropósito, (ii) desenvolvemos unha aplicación de eliminación de herbas daniñas para este robot que está adaptada para microgranxas orgánicas, (iii) aplicamos técnicas avanzadas de modelado e análise de plantas en 3D para a adquisición de datos, (iv) integramos técnicas de análise baseadas en IA para a monitorización detallada das plantas, (iv) integramos estas técnicas tamén nun cablebot para a monitorización de cultivos multiescala, (v) propuxemos un escáner 3D accesible para a fenotipificación de plantas e (vii) probamos a eficacia da nosa solución en condicións de campo do mundo real na granxa de mercado de Chatelain.
En toda Europa, os agricultores novos están a crear pequenas explotacións. Estas explotacións atópanse en zonas rurais, periurbanas e urbanas. Cultivan unha ampla variedade de cultivos (ata 100 variedades diferentes de hortalizas ao ano) en pequenas áreas (de 0,01 a 5 ha) empregando prácticas de agricultura ecolóxica. Estas granxas demostraron ser altamente produtivas, sostibles e economicamente viables. Non obstante, gran parte do traballo realízase manualmente, o que resulta en condicións de traballo fisicamente esixentes.
ROMI desenvolverá unha plataforma robótica aberta e lixeira para estas microgranxas. Axudaremos a estas granxas co control de herbas daniñas e a vixilancia dos cultivos. Isto reducirá o traballo manual e aumentará a produtividade. Grazas ao robot desbrozadora de ROMI, os agricultores aforrarán un 25 % do seu tempo. Este robot tamén recompilará información detallada sobre plantas de mostra e emparellarase cun dron que recompila información máis completa a nivel de cultivo. Xuntos, xerarán unha visión integrada e multiescala do desenvolvemento dos cultivos que axudará aos produtores a supervisar o proceso para unha colleita máis eficiente. Para conseguilo, ROMI terá que adaptar e ampliar ferramentas de monitorización terrestre e aérea de última xeración para xestionar campos pequenos con deseños complexos e cultivos mixtos.
Para conseguilo, faremos o seguinte: (i) desenvolver e comercializar un robot terrestre polivalente e accesible; (ii) desenvolver unha aplicación de eliminación de herbas daniñas para este robot, adaptada a microgranxas orgánicas; (iii) aplicar técnicas avanzadas de análise e modelado en 3D de plantas á adquisición de datos de campo; (iv) integrar estas técnicas de análise no robot para unha monitorización detallada da planta; (iv) integrar estas técnicas tamén no dron aéreo NERO para a monitorización multiescala de cultivos; (v) ampliar o robot con novas técnicas de aprendizaxe adaptativa para mellorar o control sensoriomotor da aplicación de monitorización de plantas; e (vii) probar a eficacia da nosa solución en condicións reais de campo.
As ferramentas desenvolvidas durante o proxecto contribúen ao desenvolvemento dun modelo agrícola que combina a sustentabilidade ambiental, económica e social. En primeiro lugar, apoian as pequenas explotacións agrícolas que practican a agroecoloxía e o policultivo. De feito, os estudos operativos demostraron que o ROMI Rover era unha das poucas solucións de desherbaxe adaptadas á configuración das microgranxas de hortalizas. Ademais, segue a ser relativamente accesible en comparación coa maioría das solucións de desbroce robótica.
Do mesmo xeito, o Panel de control do agricultor é unha das poucas tecnoloxías que se centra na monitorización do crecemento das plantas. Non obstante, pode axudar aos produtores de hortalizas, amorodos, plantas ornamentais e plantas herbáceas/aromáticas en invernadoiros a optimizar a súa produción e reducir o uso de plantas cultivadas. Polo tanto, o uso de sensores e capacidades avanzadas de modelado en ROMI pode facilitar a xestión de entornos agrícolas complexos. Deste xeito, as ferramentas ROMI poden promover a produtividade e a adopción de prácticas agroecolóxicas, mesmo en microgranxas.
Os dispositivos ROMI tamén apoian o desenvolvemento da investigación vexetal, que implica a análise das características das plantas (fenotipificación). Os dispositivos de fenotipificación automatizados que se comercializan actualmente adoitan ser de alto rendemento e caros, polo que están reservados para profesionais da fenotipificación. Non obstante, o lector de imaxes de plantas en 3D ofrece un rendemento medio e é máis accesible. Polo tanto, pode ser empregado por outros tipos de científicos, incluídos aqueles que estudan plantas pequenas ou medianas. O panel de control dos agricultores tamén podería impulsar a investigación vexetal, especialmente en plataformas experimentais. Os científicos que realizan a selección varietal, por exemplo, vixían de preto o crecemento das plantas manualmente. Non obstante, os dispositivos que automatizan a recollida de datos das plantas son máis rápidos e fiables que a recollida manual. Polo tanto, o lector de imaxes de plantas en 3D e o panel de control do produtor poden axudar á investigación de plantas en laboratorios e centros experimentais.
Finalmente, as ferramentas ROMI (hardware e software) están dispoñibles baixo unha licenza libre para acadar o maior impacto posible. Este modelo fai que os resultados sexan accesibles para pequenas explotacións agrícolas de todo o mundo e facilita a colaboración entre agricultores, científicos, enxeñeiros e a industria. Ademais de promover o desenvolvemento de modelos agrícolas sostibles e a investigación vexetal, ROMI desenvolveu e seguirá desenvolvendo sinerxías entre eles.
- INSTITUT D'ARQUITECTURA AVANCADA DE CATALUNYA (IAAC)
Proxectos relacionados
