Un equipo de investigadores del Laboratorio de Robótica Suave para la Cooperación Humana y la Rehabilitación del Instituto Italiano de Tecnología (IIT-Istituto Italiano di Tecnologia) de Génova ha concebido y desarrollado Frasky, un nuevo prototipo robótico capaz de navegar y realizar operaciones de forma autónoma dentro de viñedos.
por el Instituto Italiano de Tecnología
Coordinado por el investigador del IIT Manuel G. Catalano, el proyecto es fruto de la colaboración con los socios de «JOiiNT LAB», el laboratorio conjunto que busca crear sinergias entre la investigación y la industria. Este laboratorio abarca el IIT y el ecosistema industrial de la zona de Bérgamo, incluyendo el Consorcio Intellimech, Confindustria Bergamo, la Universidad de Bérgamo y el Distrito de Innovación Kilometro Rosso. El objetivo principal de Frasky es abordar los desafíos que enfrenta actualmente el sector agrícola , como la sostenibilidad ambiental y la escasez de mano de obra, mediante la combinación de robótica e inteligencia artificial .
“La integración de la robótica y la inteligencia artificial en la agricultura nos permite desarrollar modelos cada vez más avanzados de agricultura de precisión”, afirma Manuel G. Catalano, investigador del IIT y coordinador del JOiiNT LAB.
Por ejemplo, permite un uso más eficiente y específico de los recursos, reduce el impacto ambiental y ofrece apoyo concreto a agricultores y productores de vino. Estos son elementos importantes si consideramos que el sector se ve afectado por la creciente escasez de mano de obra y los desafíos que plantea el cambio climático.
«Es un objetivo ambicioso, y es posible gracias a la cooperación entre instituciones de investigación , el mundo académico y la industria, donde juegan un papel diversas perspectivas y conocimientos que son esenciales para el éxito de este proyecto».
Frasky es un prototipo de robot diseñado para desplazarse e interactuar en entornos agrícolas. Está equipado con un brazo robótico y una mano para manipular plantas y frutas. Dentro del brazo, una cámara integrada permite al sistema mapear su entorno y detectar obstáculos y objetos específicos, como racimos de uvas, con precisión.
El sistema está montado sobre una plataforma móvil comercial diseñada para la navegación al aire libre, con cuatro ruedas motorizadas. El sistema completo es modular y flexible, tanto en hardware como en software, lo que permite la integración de herramientas según las necesidades de los agricultores. Por ejemplo, la mano robótica de Frasky incluye una boquilla para aplicar tratamientos selectivos al viñedo.
En el centro de sus capacidades operativas se encuentra un software desarrollado por el equipo del IIT; se divide en tres módulos principales: navegación, que permite al robot orientarse en el espacio y llegar a puntos de interés evitando obstáculos; percepción, que permite el análisis del entorno y el reconocimiento de racimos de uva; y manipulación, que guía los movimientos del brazo robótico durante sus tareas.
Los datos recogidos por el módulo de percepción se pueden utilizar tanto para crear un mapa del viñedo como para dar soporte al módulo de manipulación, permitiendo acciones específicas como la toma de racimos, la inspección visual o la aplicación de tratamientos.
El software proporciona una interfaz gráfica intuitiva a través de la cual un operador puede enviar comandos y monitorear las operaciones del robot en tiempo real, administrando así todo el sistema.
Frasky ofrece varias ventajas: monitorización digital más precisa de los cultivos; asistencia a los agricultores en tareas repetitivas; mayor precisión en la aplicación de tratamientos en viñedos, lo que reduce los residuos. Todo esto se traduce en beneficios tangibles para el medio ambiente y la salud de los trabajadores, al limitar la exposición humana a sustancias químicas potencialmente dañinas.
Diseñar un robot capaz de trabajar en entornos agrícolas del mundo real presenta desafíos técnicos importantes.
En primer lugar, el terreno es irregular y el entorno está sujeto a cambios, como las variaciones estacionales, las condiciones climáticas y el crecimiento de las plantas. El follaje puede volverse más denso y voluminoso con el tiempo, lo que reduce la visibilidad, dificulta el acceso a las plantas y limita el movimiento del robot.
Además, el sistema robótico debe ser capaz de moverse de forma autónoma, evitar obstáculos y recopilar datos sobre el estado del cultivo, a la vez que realiza intervenciones directamente en las plantas. La manipulación de la fruta es una operación que requiere destreza y delicadeza, ya que es deformable y se daña con facilidad.
Para responder a todos estos desafíos, Frasky se probó inicialmente en el laboratorio en un viñedo artificial y posteriormente se validó mediante demostraciones de campo en un viñedo real de Bérgamo: el viñedo «Le Corne» en Grumello del Monte (Bérgamo). Estas pruebas demostraron la capacidad de la plataforma para moverse, mapear el entorno y aplicar tratamientos de forma autónoma.
«Actualmente estamos trabajando para hacer que Frasky sea aún más flexible, autónomo y capaz de adaptarse a diversos contextos agrícolas, que presentan una alta complejidad por su naturaleza», añade Francesca Negrello, investigadora del IIT y Gerente de Tecnología de JOiiNT LAB.
“Nuestro objetivo es ampliar las capacidades de percepción y manipulación del robot a otras tareas más allá de las ya validadas, para que pueda operar junto a los viticultores, apoyándolos en el seguimiento de la producción y en actividades más repetitivas y pesadas”.
«La colaboración entre la investigación y la industria, como en JOiiNT LAB, es clave para fomentar la innovación tecnológica y desarrollar nuevas habilidades profesionales», continúa Fabio Previdi, profesor titular de la Universidad de Bérgamo.
Trabajar en estrecha colaboración con las empresas ofrece a nuestros estudiantes experiencias interdisciplinarias concretas, esenciales para desarrollar las habilidades necesarias para trabajar en la industria y prepararlos para los retos de la transformación digital. Por ello, nuestros estudiantes participan directamente en los proyectos, contribuyendo activamente al desarrollo de soluciones avanzadas en los laboratorios y transfiriéndolas posteriormente fuera de ellos, generando beneficios tanto para las empresas como para el sistema académico.
«Las tecnologías que se desarrollan para la industria mediante el trabajo conjunto entre la investigación y la industria tienen un impacto transversal que trasciende el sector manufacturero. Se producen resultados tangibles en toda la región», concluye Stefano Ierace, director del Consorcio Intellimech.
“Estos proyectos promueven nuevas experiencias de formación para estudiantes y jóvenes profesionales, y ofrecen oportunidades reales para explorar soluciones innovadoras, con beneficios que se extienden a toda la cadena productiva y al sistema social local”.
