Estos esfuerzos para impulsar la automatización de las operaciones agrícolas avanzan en la WSU, con el objetivo de ayudar a los agricultores a afrontar la creciente escasez de mano de obra. Si bien los robots de cosecha aún tienen un largo camino por recorrer antes de estar listos para su uso rutinario, los sistemas se están perfeccionando en la WSU.
La automatización ya se usa ampliamente en cultivos extensivos como el trigo y otros cereales, con tractores guiados por GPS que pueden labrar y cosechar con mínima interacción humana. Pero aún queda mucho por hacer en huertos de manzanas, cerezas, uvas y otras frutas perennes de alto valor, que requieren mano de obra durante todo el año.
“Básicamente, se trata de una necesidad de mano de obra durante todo el año”, dijo Ananth Kalyanaraman, informático de la WSU y director de AgAID, un instituto interdisciplinario de investigación con representantes gubernamentales e industriales de todo el noroeste del Pacífico. “La IA puede contribuir a la incorporación de la robótica: cierto nivel de automatización, cierto nivel de robótica, trabajando en estrecha colaboración con los humanos”.
La automatización y la robótica infundidas con IA son una pieza clave del trabajo que WSU está realizando para hacer realidad la granja del futuro.
Se están probando sistemas de riego automatizado que utilizan aprendizaje automático para tomar decisiones sobre el uso del agua para riego, así como para enfriar frutas y follaje en los meses de verano. Se están desplegando drones para recopilar datos sobre el estrés de los cultivos, el uso del agua y las necesidades de las plantas, con el fin de alimentar herramientas de aprendizaje automático. Los árboles frutales en huertos de demostración se han podado para que crezcan formando «paredes» que permitan el funcionamiento de los sistemas robóticos.
Lav Khot, profesor del Departamento de Ingeniería de Sistemas Biológicos especializado en automatización agrícola, dijo que imagina un día en el que muchos de los desafíos humanos de la agricultura se alivien gracias a la tecnología asistida por IA: sistemas que combinan información sobre el clima, el suelo, el rendimiento de las plantas y las condiciones de crecimiento para alimentar la toma de decisiones automatizada desde sistemas de control centrales operados por los productores.
“Creo que la IA puede ayudar a mitigar el estrés que solíamos tener para cultivar cosas en los humanos”, dijo Khot.
Proyectos recientes en el Huerto Inteligente de Manzanas de la WSU, dirigidos por Khot, Bernardita Sallato, profesora asociada de extensión de árboles frutales, y R. Troy Peters, profesor y director del Centro de Sistemas Agrícolas de Precisión y Automatizados, han demostrado la promesa de automatizar los sistemas de riego. Utilizando datos meteorológicos e hídricos, los sistemas ajustaron los niveles y la frecuencia de riego para adaptarse a las condiciones inmediatas. Los investigadores lograron reducir significativamente el consumo de agua, hasta en un 50 % en algunos casos, sin afectar la producción.
Trabajadores ‘desaparecidos’
La agricultura es una industria de 13 mil millones de dólares en Washington, pero se ha visto afectada por la escasez de trabajadores. Unas 3700 granjas cerraron entre 2017 y 2022, según cifras del Censo, y algunas citan la escasez de mano de obra como un factor importante. Durante esos mismos cinco años, el número de trabajadores agrícolas disminuyó un 23%, y la fuerza laboral migrante disminuyó un 37%.
Y cuando hay trabajadores disponibles, el costo de la mano de obra puede ser abrumador para los productores.
“La cosecha manual cuesta mucho dinero”, dijo Khot. “Podemos ayudar a marcar una verdadera diferencia”. Según cifras del censo, unas 3.700 granjas cerraron entre 2017 y 2022, y algunas citaron la escasez de mano de obra como un factor importante.
Los problemas abordados por el robot recolector de fresas ejemplifican las dificultades de replicar la gama de acciones humanas involucradas en la recolección de fruta: detectar bayas, evaluar la madurez, trabajar alrededor de las copas de los árboles y recolectar la fruta sin dañarla.
Robots anteriores se habían probado en laboratorios, donde la fruta colgaba de parterres de mesa. Pero las fresas no se ven así en el campo, donde a menudo quedan ocultas por las hojas.
El robot desarrollado en el Departamento de Ingeniería de Sistemas Biológicos de WSU utilizó un sistema de visión IA que combinó múltiples imágenes de las plantas para localizar la fruta y dirigir una suave bocanada de aire, para luego aplicar “dedos” de silicona suaves para arrancar la baya.
El brazo robótico inflable y suave para recolectar manzanas fue diseñado por Ming Luo, profesor adjunto Flaherty en la Facultad de Ingeniería Mecánica y de Materiales de la WSU, y sus colegas. Ofrece una alternativa segura y económica a los diseños anteriores. Con un peso inferior a 22,7 kg y un costo aproximado de 5500 dólares, el brazo puede identificar y recolectar una manzana en unos 25 segundos.
Un obstáculo persistente con estos sistemas es la velocidad: los robots realizan las tareas con eficacia, pero no con rapidez. Aun así, se están logrando avances a medida que se recopilan más y mejores datos, lo que impulsa la capacidad de los sistemas de IA para ayudar a los agricultores a producir los cultivos que alimentan al mundo. Kalyanaraman, quien también es profesor y director de la Facultad de Ingeniería Eléctrica e Informática, afirmó que el enfoque de su trabajo en WSU y AgAID se centra en acercar las ventajas de las nuevas tecnologías al público.
“Siempre le damos un propósito a la tecnología”, dijo. “El objetivo de la informática es resolver problemas del mundo real. Es un arte de resolver problemas”.
Esta historia forma parte de una serie sobre IA que analiza cómo la WSU impulsa la innovación en investigación y docencia mediante inteligencia artificial. Vea la serie completa cuando esté disponible.
