Los expertos en robótica de la Universidad de Würzburg han desarrollado un nuevo sistema de escaneo láser 3D para el análisis preciso de plantas en el campo para el Instituto Leibniz de Ingeniería Agrícola y Bioeconomía en Potsdam.
Ya se trate de fresas, espárragos o manzanas, suele haber escasez de trabajadores cualificados para la cosecha. Por eso, muchos grupos de investigación trabajan en el desarrollo de robots de cosecha que podrían convertirse en una herramienta indispensable en las explotaciones agrícolas del futuro.
«Ya existen algunos prototipos, pero no todos son realmente buenos todavía», afirma el profesor de robótica Andreas Nüchter, de la Universidad Julius-Maximilians (JMU) de Würzburg.
Para mejorar aún más la tecnología de sensores de los robots agrícolas, el equipo de Andreas Nüchter, del Instituto Leibniz de Ingeniería Agrícola y Bioeconomía (ATB) de Potsdam, ha desarrollado un nuevo sistema de escaneo láser 3D. Está diseñado para comprender mejor la salud de las plantas, por ejemplo, para medir con fiabilidad el contenido de agua de la fruta, un criterio crucial para determinar el momento oportuno para la cosecha.
Un equipo dirigido por la Dra. Manuela Sude-Sasse, investigadora del ATB, instaló el sistema en un centro de pruebas en Potsdam; las pruebas preliminares han sido exitosas. El escáner láser 3D está instalado en una estación transportadora de sensores, que abarca una plantación de 120 manzanos en espaldera.
Las pruebas iniciales han demostrado que «podemos medir y visualizar las plantas eficazmente», afirma el profesor Nüchter. Esto es importante para su uso en robots cosechadores, ya que deben ser capaces de «leer» correctamente los manzanos y otras plantas; después de todo, no hay dos plantas exactamente iguales.
«Conocer el grado de madurez es crucial para la producción hortícola, ya que permite un control óptimo del cultivo, la época de cosecha y el almacenamiento», explica el Dr. Süde-Sasse. «Especialmente en el contexto de factores de crecimiento cada vez más variables debido al calentamiento global, disponer de datos precisos sobre el desarrollo de la fruta cobra cada vez mayor importancia, tanto para la modelización científica como para el futuro uso de robots de cosecha comerciales», añadió.
El nuevo sistema de sensores se utilizará de forma continua para monitorear 120 manzanos en el sitio de pruebas de ATB hasta noviembre de 2025. El escáner de plantas está diseñado para soportar condiciones climáticas y eólicas y está clasificado para temperaturas de funcionamiento de 0 a 40 grados Celsius.
El sistema de sensores funciona según el principio de luz estructurada: proyecta luz de tres longitudes de onda (520 nm, verde/660 nm, rojo/830 nm e infrarrojo cercano) sobre las plantas. Las señales reflejadas proporcionan información espacial precisa sobre la población vegetal. Al estar disponibles por separado para cada longitud de onda, abren nuevas posibilidades para registrar las propiedades fisiológicas de las plantas, como el contenido de agua.
El escáner láser 3D fue desarrollado exclusivamente para uso experimental. La potencia de la radiación láser que utiliza puede dañar la visión humana si incide directamente en los ojos. Por lo tanto, se requiere especial cuidado al utilizar el sistema en exteriores. ATB controla estrictamente el acceso al área de medición. Esto garantiza que ninguna persona sin la formación adecuada se acerque al escáner. Los láseres no representan un peligro para las plantas.
El proyecto se basa en las competencias clave de JMU Robotics en el desarrollo de dispositivos ópticos y en la dilatada experiencia en investigación de cultivos de ATB, donde se han desarrollado métodos espectrales-ópticos para el análisis de la calidad de la fruta y se ha creado una infraestructura integral para el análisis de plantas de campo. El nuevo escáner 3D de plantas tiene como objetivo mejorar la base de datos para el modelado y la especificación de futuros robots de cosecha.
Andreas Nüchter es un reconocido experto: su grupo desarrolla métodos muy similares y escáneres láser para aplicaciones espaciales. «Las misiones a la Luna o a Marte siempre implican la búsqueda de agua. En mi opinión, los escáneres láser son especialmente eficaces en este sentido», afirma el profesor. La Agencia Espacial Europea (ESA) ha financiado varios de sus proyectos en este ámbito.
Fuente: Universidad de Würzburg.
En esta foto se puede ver un escáner láser 3D escaneando un manzano de noche. Crédito de la foto: Michael Bleyer / Universidad de Wurzburgo.
