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Robótica agrícola

En este paso, el profesor Wouter Saeys presenta el concepto de robótica agrícola.
Old farmer with a hoe is having break
© KU Leuven

En este paso, el profesor Wouter Saeys presenta el concepto de robótica agrícola.

A lo largo de la historia, los agricultores han demostrado ser muy ingeniosos en el desarrollo de herramientas para aliviar su carga de trabajo. Mientras que los primeros agricultores utilizaban palos y piedras afiladas para airear el terreno antes de sembrar un nuevo cultivo, el desarrollo del arado permitió a los agricultores de Oriente Medio labrar más tierra en menos tiempo, especialmente cuando comenzaron a usar animales y tuvieron poder de tracción. Esto hizo posible que las primeras comunidades agrícolas cultivaran entre 5 y 6 veces más alimentos que los cazadores nómadas que habían sustituido. Como una familia era capaz de producir suficiente comida para otras 5-6, las demás podían especializarse en otras labores, como la minería o la construcción. De esta forma, la invención de herramientas agrícolas incentivó el desarrollo de las antiguas civilizaciones.

Hasta el siglo 18, las tareas más complejas como sembrar, cosechar y trillar aún debían hacerse manualmente, lo que requería grandes cantidades de esfuerzo y trabajo. Por ejemplo, la cosecha de cereales requería una gran cantidad de mano de obra para cortar, atar y transportar la cosecha a las granjas, donde se trillaba.

Gracias al desarrollo de la trilladora en 1794 y a la cría de caballos alrededor de 1830, la mano de obra humana necesaria para cosechar un campo de grano se redujo sustancialmente. En la década de 1880, estas dos máquinas se combinaron para dar lugar a lo que ahora conocemos como cosechadora. Aunque inicialmente eran arrastradas por grandes grupos de caballos, más tarde estos fueron sustituidos por la máquina de vapor.

Con el auge del motor de combustión, también se introdujeron cosechadoras autoalimentadas en la década de 1930. Gracias a estas innovaciones, la mano de obra humana necesaria para cosechar una hectárea de grano se redujo en un factor de 10 en un periodo de solo 100 años.

Esta revolución en la mecanización agrícola dio lugar a una reducción constante del número de personas empleadas en la agricultura. Por ejemplo, en 1900 solo el 15 % de la población activa del Reino Unido continuaba empleada en la agricultura, cifra que se redujo aún más hasta situarse por debajo del 5 % en 1970. Estados Unidos y Bélgica mantenían más del 50 % de su fuerza laboral empleada en la agricultura en 1850, porcentaje que también se redujo a menos del 5 % en 1970. Para entonces, China aún tenía más del 80 % de su fuerza laboral empleada en la agricultura, pero se recuperaba rápidamente.

Al liberar una fracción tan importante de la fuerza laboral, la mecanización agrícola permitió a estos países desarrollar su economía y generar una gran riqueza. Esto explica por qué los países con la menor fracción de su fuerza laboral empleada en la agricultura son quienes ostentan el PIB per cápita más alto.

A lo largo de las últimas décadas, se han producido nuevos aumentos de la productividad por mano de obra, principalmente en materia de tamaño y potencia de la maquinaria agrícola y añadiendo tecnología avanzada de automatización. En 2014, New Holland estableció el actual récord mundial Guinness en cosecha de cereales al recoger casi 800 toneladas de trigo en 8 horas con una cosechadora de 653 caballos de potencia y una cabeza de 13,7 metros.

Sin embargo, las limitaciones de esta estrategia comienzan a resultar evidentes. Los altos pesos de la máquina producen una compactación grave del suelo, con un efecto negativo sobre la infiltración de agua y el desarrollo de raíces. Además, las máquinas son demasiado grandes para optar al transporte por carretera.

Para reducir los efectos negativos de la compactación del suelo, algunos agricultores están implantando ya la agricultura de tráfico controlado. En este sistema, todas las máquinas circulan por los mismos caminos que ya no están labrados, mientras que el resto del campo no sufre alteración alguna. Los sistemas mundiales de navegación por satélite, como el GPS estadounidense o los sistemas europeos Galileo, desempeñan un papel crucial en el trazado de estas rutas. Estos sistemas permiten a un tractor determinar su posición absoluta en el espacio, que puede ser utilizada por un sistema de control para seguir una trayectoria predefinida. No obstante, dado que esto no permite detectar obstáculos sobre el terreno, la mayoría de los tractores con guía GPS aún requieren la presencia de un operador humano que supervise el sistema.

Un método alternativo para reducir el tamaño y el peso de la máquina es optar por máquinas más pequeñas. Sin embargo, el principal factor que impulsa el cambio a máquinas más grandes es el coste laboral. Así, se desarrollan sistemas modulares donde un operador puede controlar varias máquinas simultáneamente. Una primera etapa de este concepto implica el uso de una máquina principal manejada por el operador humano y otra secundaria que sigue a la primera y está controlada remotamente por el operador.

Varios grupos de investigación han llegado aún más lejos proponiendo grupos de pequeños robots que pueden colaborar de forma totalmente autónoma sin interacción humana. Estos grupos pueden incluir tanto robots terrestres como drones capaces de realizar tareas de control de cultivos o pulverización específica de un sitio. Aunque existe un importante actividad de investigación dedicada a esto y ya se han construido algunos prototipos, por el momento no hay sistemas de este tipo disponibles comercialmente.

También se han llevado a cabo numerosas investigaciones sobre robots para el sector hortícola, como robots de poda y cosecha. Aunque el número de sistemas ya disponibles en el mercado es aún muy limitado, diversas empresas han iniciado recientemente su andadura en este ámbito. De este modo, esperamos que en un futuro próximo se comercialicen más sistemas.

Cuando se trata de robots agrícolas totalmente autónomos, el sector lácteo es el líder indiscutible. El primer robot de ordeño comercial ya se introdujo en 1992. En la actualidad, estos sistemas ya se utilizan ampliamente. Por ejemplo, en 2017 el 22 % de las explotaciones lecheras neerlandesas ya utilizaban robots de ordeño. Más recientemente, también se han introducido robots para la distribución de piensos y la eliminación de estiércol en las granjas lecheras.

© KU Leuven
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