Um robô inteligente equipado com câmera para acabar com herbicidas
Rosie – Os fitossanitários fazem parte integrante da agricultura de hoje. Eles são destinados a proteger as culturas e manter ervas e parasitas longe. Em 2019, o grupo herbicidas representou 50,6% dos produtos fitossanitários utilizados, de acordo com a Agência Federal Alemã para o meio ambiente. Infelizmente, além dos efeitos desejados, eles representam inúmeros riscos para o homem e para o meio ambiente.
Eles provocam danos à biodiversidade e à qualidade da água em regiões adjacentes. A biodiversidade está em declínio. O projeto Rowesys foi lançado no verão de 2019 na Escola Politécnica Federal (EPF) de Zurich com o objetivo de desenvolver um robô para uma agricultura mais sustentável, sem a utilização excessiva de herbicidas. Nesse robô existe uma câmera industrial uEye+ com interface GigE Vision da IDS Imaging Development Systems GmbH.
A equipe, composta por dez estudantes de engenharia elétrica, engenharia mecânica e design industrial, construiu, em nove meses, o primeiro protótipo funcional chamado Rosie. O robô é composto de um casco exterior que protege todos os componentes internos. Dentro, existem duas baterias potentes e uma caixa de comando que contém a maioria dos componentes elétricos do sistema. Uma estrutura feita de placas de alumínio forma o esqueleto do robô. Com a ajuda de quatro pequenos arados com molas individuais, Rosie retira as ervas daninhas entre as sementes plantadas de forma totalmente mecânica. Elas são colocadas em fileiras, atrás do robô, à direita e à esquerda das plantas. Isso significa que a utilização de herbicidas nocivos ao meio ambiente pode ser abandonada. Como o robô se movimenta de forma autônoma dentro das plantações, o esforço do agricultor é reduzido ao mínimo. Ao mesmo tempo, um comando sensível e intuitivo é possível com a ajuda de um joystick.
Para poder andar de forma autônoma dentro do campo, Rosie precisa ser capaz de perceber a posição exata no final das linhas plantadas. Para isso, o robô dispõe de muitas câmeras e sensores com algoritmos de reconhecimento da trajetória e da posição. Depois dos dados obtidos, ele se desloca ao longo da linha no campo. No final, ele passa para o modo de rotação e encontra a linha seguinte. E continua até que tenha feito todo o trabalho no campo. Graças a quatro motores, cada roda pode ser controlada individualmente. Isso torna Rosie muito móvel e permite que ela, entre outras coisas, dê uma volta completa.
Atualmente, a equipe continua a desenvolver e otimizar o sistema. Diversas tarefas de acompanhamento estão na ordem do dia. O objetivo é observar as plantas em um período mais longo para fornecer ao agricultor e aos alunos as informações sobre o comportamento do crescimento, entre outras coisas. Para esse objetivo, Rosie também está sendo equipada com uma grande câmera industrial IDS. “Com a ajuda de imagens, distingue as plantas invasoras das culturas, capinando, sem o uso de herbicidas”. Uma ferramenta na parte de baixo do robô também é capaz de retirar ervas em torno das plantas. “No futuro, o tratamento inteligente das imagens permitirá extrair muito mais informações, como dados para estimar o rendimento ou mesmo a detecção precoce de doenças das plantas”, explica Timo Xhönegg da EPF de Zurich - projeto de desenvolvido do Rowesys.
Ajudar os agricultores, no futuro, a tomar medidas em estágios precoces
A câmera é montada embaixo do robô e é orientada verticalmente para baixo. Enquanto o robô se desloca no campo, ele registra as plantas de cima. Graças a essas redes neurais, as análises de cima podem ser adaptadas em função das necessidades. As informações deverão ajudar os agricultores a tomar medidas em um estágio precoce, por exemplo, contra infestações de fungos. Até o momento Rosie foi testada em campos de beterraba para açúcar, trigo e milho.
O modelo da câmera utilizada deverá responder a especificações particulares para utilização no terreno. “Para avaliação, temos necessidade de uma câmera com um sensor de cor de alta resolução que em pouco tempo de exposição obtenha imagens nítidas, apesar do movimento constante do robô. Como ele também pode estar exposto a condições adversas nos campos, em função da meteorologia, deverá também ser protegido contra poeiras e jatos de água”, explica Timo Xshönegg. Os outros critérios de seleção deverão ser compatíveis com Linux/ROS, serem compactos e de transmissão rápida de dados para intervalos custos das respostas. Também deverá estar prevista a possibilidade de utilizar lentes grande angular.
Os robôs agrícolas terão um papel cada vez mais importante no futuro. Para serem capazes de executar de forma confiável as diferentes tarefas em qualquer ambiente e condições diferentes de iluminação e de meteorologia, havendo necessidade não somente de um bom software de tratamento de imagens, mas também de câmeras confiáveis. A utilização desses sistemas de câmeras nos futuros robôs será muito mais variável. A equipe Rowesys continuará trabalhando em soluções inteligentes, particularmente com câmeras, e contribuirá para uma agricultura mais sustentável e muito mais eficaz, graças a tecnologias inovadoras. Adeus ervas! Bye-bye herbicidas! Bom dia meio ambiente!
