La creciente demanda de frutas y verduras, sumada a las dificultades para encontrar trabajadores en el sector agrícola y el aumento paulatino de los costes laborales, están precipitando un proceso de transformación en la industria agrícola que le permita incrementar la eficiencia y la sostenibilidad. En este contexto, el proyecto PoC-ROBOCROP pretende contribuir a la revolución de este sector, demostrando la capacidad de un robot móvil manipulador de dos brazos para recolectar de forma selectiva frutas y verduras en entornos agrícolas reales.

Dado que la mayoría de las tareas de recolección selectiva manual requieren el uso de dos brazos para su ejecución, es fundamental que PoC-ROBOCROP reproduzca de forma natural los movimientos de la manipulación humana. Esta configuración de dos brazos proporciona una mayor adaptabilidad al entorno, permitiendo realizar operaciones no coordinadas, en las que cada brazo realiza un movimiento independiente, y operaciones coordinadas, que exhiben una sincronización temporal y espacial de los movimientos de los brazos. Así, dependiendo de las condiciones del cultivo, el robot podrá utilizar los brazos para cosechar dos frutos distintos de forma simultánea, o en caso de oclusiones, podrá utilizar un brazo para apartar las hojas y despejar el camino para que el otro brazo proceda a recolectar el fruto. El robot estará dotado de inteligencia artificial para percibir el entorno y tomar decisiones durante el proceso de manipulación de los productos. Estos algoritmos de inteligencia artificial serán fundamentales para que la automatización de las tareas de recolección pueda llevarse a cabo con éxito. Los algoritmos de percepción inteligente serán responsables de detectar y localizar espacialmente las frutas a cosechar, a pesar de la variabilidad de los productos y de las oclusiones presentes, así como de detectar otros elementos de la escena que puedan actuar como obstáculos durante la recolección. Los algoritmos de planificación decidirán qué frutas recolectar, las trayectorias que seguirán los brazos y la orientación del agarre, en función del estado del sistema y de la información proporcionada por los algoritmos de percepción, mientras que los algoritmos de control se encargarán de la correcta ejecución de los movimientos.

Por otra parte, también se probará el uso de garras fabricadas a partir de materiales deformables para minimizar el daño en los productos durante el agarre y facilitar la adaptación del sistema robótico a diferentes tipos de cultivos.

Figura 1. A) PoC-ROBOCROP – Sistema robótico de manipulación dual para la cosecha selectiva de cultivos; B) Garra robótica fabricada a partir de actuadores suaves; C) Vista superior de la garra robótica en la que se aprecia la deformación de los actuadores suaves durante el agarre.

PoC-ROBOCROP preparará una demostración a escala piloto en un invernadero hidropónico para validar el potencial del sistema propuesto, que ya ha sido probado en condiciones de laboratorio. Para ello, se desarrollarán al menos tres productos mínimamente viables, por lo que la solución robótica evolucionará gradualmente a la versión final, que contará con todo el conjunto de avances. PoC-ROBOCROP también diseñará e implementará una estrategia para proteger los derechos de propiedad intelectual, analizará e identificará oportunidades de comercialización y explorará nuevos modelos de negocio sostenibles.

La adopción de la solución propuesta podría contribuir a mantener la competitividad del sector, teniendo en cuenta que se espera que los costes laborales asociados a estas actividades de recolección aumenten en un 40% en los próximos 10 años. También aliviaría a los productores de la carga de tener que buscar trabajadores temporales, que suelen venir subcontratados de otras regiones, y crearía nuevos puestos de trabajo con perfiles tecnológicos, que pueden resultar más atractivos para fomentar el empleo en las áreas rurales. Con la demostración del sistema se espera también incrementar la aceptación de estas nuevas tecnologías por parte de los usuarios finales.

El proyecto será llevado a cabo por el Grupo de Robótica de Exteriores y de Servicios del Centro de Automática y Robótica CSIC-UPM, que ha iniciado recientemente una línea de investigación centrada en la percepción inteligente y la manipulación robótica dual en entornos no estructurados. Con el proyecto PoC-ROBOCROP se espera consolidar esta línea de investigación, contribuyendo a avanzar el estado del arte actual en el diseño de algoritmos para la comprensión visual del entorno, algoritmos de planificación y control basados en el aprendizaje y en el diseño de efectores modulares con materiales deformables.