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El Grupo de Mecanización y Tecnología Agraria de la UPV trabaja en un prototipo que detecta, de forma automática, parámetros claves para la producción vinícola

Producir ‘mejor vino’ pasa por la robótica y la agricultura de precisión

Anna León02/11/2011

2 de noviembre de 2011

Bajo la dirección del profesor Francisco Rovira, investigadores del Grupo de Mecanización y Tecnología Agraria de la Universitat Politècnica de Valencia han desarrollado un sistema dotado con sensores GPS y técnicas de visión artificial que permite crear mapas para cuantificar variaciones en el vigor vegetativo de las viñas. Aseguran, desde la UPV, que con este prototipo contribuyen a “mejorar la calidad, productividad y competitividad de los vinos valencianos”. El cómo piensan lograr estos propósitos lo argumenta el profesor Rovira: “Para ello, mejoramos la gestión de la explotación a través de la incorporación de últimas tecnologías como la visión artificial y los sistemas de posicionamiento global, técnicas que entran dentro de dos áreas innovadoras en el sector: la agricultura de precisión, y la robótica agrícola”.
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Que el sector vinícola sea “altamente competitivo” y genere “productos con gran valor añadido” lo convierte, en opinión del profesor Francisco Rovira de la Universitat Politècnica de Valencia, en el candidato perfecto para la incorporación de las nuevas tecnologías desarrolladas en el ámbito agrario. A este motivo se añaden otros, según el responsable del Grupo de Mecanización y Tecnología Agraria, creador de un sistema dotado con sensores GPS y técnicas de visión artificial que cuantifica, a través de mapas, las variaciones que se aprecien en el vigor vegetativo de las viñas. Factores como el crecimiento desigual de estas últimas, la falta de uniformidad en producción y madurez, o la gestión de los recursos hídricos, dificultan la producción de vinos ‘de calidad’ y justifican, según el investigador, el aprovechamiento de estas innovaciones. “Las nuevas soluciones aportadas por la robótica y la agricultura de precisión proveen al productor de potentes herramientas para afrontar tales retos. Así, nuestro objetivo es dotar a un vehículo robotizado de un complejo nivel de percepción sensorial que permita mejorar la eficiencia en el manejo y gestión de las explotaciones vinícolas”, explica Francisco Rovira.

El sistema mejora la percepción “sensorial” del tractor robotizado con el que se trabaja desde hace cinco años 

En el curso del proyecto, los investigadores han incorporado este sistema en un tractor agrícola robotizado, con el que ya trabajan desde el año 2006. En concreto, este tractor ya incluía un sistema de posicionamiento global, una cámara estereoscópica para percepción local en 3D y sensores de medida de ángulo para ambas ruedas directrices.

Fruto de la investigación, se ha desarrollado un prototipo que cuenta con una cámara monocular, centrada en el infrarrojo cercano, equipada con diferentes lentes para el muestreo intensivo y extensivo de las parcelas, así como ordenadores mejor adaptados a las condiciones de trabajo en campo. Asimismo, los expertos de la UPV han desarrollado el software y algoritmo que confiere “inteligencia artificial” al tractor. Los nuevos equipos persiguen mejorar la percepción sensorial del tractor, para aumentar la productividad de las explotaciones y la eficiencia en su manejo, según Rovira. “Ampliamos la capacidad del vehículo –especifica– para captar información de los propios cultivos, utilizando la banda del infrarrojo cercano que no es alcanzable por la visión humana, y además procesando una gran cantidad de información (varias imágenes por segundo) que puede pasar desapercibida para el operario que además debe conducir el vehículo”. La inteligencia del vehículo, en palabras del profesor de la UPV, hace referencia a los algoritmos de qué dispone el ordenador de a bordo “para procesar toda la información de manera instantánea y registrar el resultado de su análisis”.

“Nuestro objetivo es dotar a un vehículo robotizado de un complejo nivel de percepción sensorial que permita mejorar la eficiencia en el manejo y gestión de las explotaciones vinícolas”
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El sistema pretende mejorar la percepción “sensorial” del tractor, para aumentar la productividad de las explotaciones y la eficiencia en su manejo. En la imagen, el tractor robotizado con el que se efectuaron varias pruebas piloto en pleno funcionamiento.

Mapas que muestran la relación vigor vegetativo de las viñas – cantidad y/o calidad de la uva

Con la obtención de los mapas ya mencionados, se puede obtener información clave sobre el estado del viñedo al existir una correlación entre el vigor y variables como el grado de maduración, rendimiento productivo, necesidades hídricas, uniformidad de la cosecha, etc. Ello supondría una enorme ventaja para productores y bodegueros. “Varios estudios científicos han correlacionado vigor vegetativo con cantidad y calidad de uva. Por lo tanto, variaciones locales dentro de una misma parcela pueden predecir el potencial de la cosecha y facilitar la recolección diferenciada, permitiendo la elaboración de vinos de mayor calidad”, asegura Rovira.

Otro posible uso de estos equipos robotizados sería la detección precoz de infestaciones por enfermedades y plagas, una tarea “más compleja” que la captación de información sobre vigor vegetativo. El responsable del Grupo de Mecanización y Tecnología Agraria de la UPV explica el porqué: “Muchas veces los inicios son muy tenues y comienzan en el interior, siendo difícil su detección precoz no invasiva y a tiempo real. No obstante, la metodología y equipamiento, en general, sería muy similar, siendo el paso más importante la selección de un sensor o banda espectral que fuera sensible a los efectos causados por plagas y enfermedades en fases incipientes”.

Cómo se generan los mapas de viñas

Desde la UPV detallan cómo se obtienen los mapas de vigor. El tractor toma imágenes con la cámara sensible al infrarrojo, resaltando la vegetación y ayudando al algoritmo a separarla del resto para su cuantificación. “Así, se estima la cantidad de vegetación a la vez que se le asigna una referencia geográfica. Al tener referencias globales podemos llevar nuestras medidas de vegetación a un mapa que el agricultor puede utilizar para su planificación y como herramienta predictiva de labores futuras”, explica Verónica Sáiz, investigadora del Grupo de Mecanización y Tecnología Agraria de la UPV.

Investigación y recursos humanos, principales obstáculos para la implantación de este sistema a gran escala

En el proyecto, impulsado desde la UPV, han colaborado empresarios de la zona vinícola de Utiel-Requena, como Bodegas Finca Ardal, y Turís (Valencia) para evaluar en campo la tecnología desarrollada. A tal efecto, se han llevado a cabo diversas pruebas en determinadas parcelas, de las que se han obtenido una serie de conclusiones. “Hemos podido cuantificar automáticamente –añade Francisco Rovira– la variabilidad en el vigor de las viñas y lo hemos correlacionado con variaciones en la producción de uva Cabernet-Sauvignon, plasmándolo todo en mapas con referencias geográficas globales que se pueden utilizar en años sucesivos para mejorar la gestión de la explotación”.

A la pregunta de si es posible una fabricación, a gran escala, de estos prototipos o por el contrario, estas tecnologías son inalcanzables, el profesor de la UPV despeja las dudas, al respecto. “Gran parte de la tecnología empleada (receptores GPS, monitores táctiles, procesadores integrados) ya forma parte de vehículos de última generación. El sistema de percepción sería el elemento a añadir, pero la caída continua de precios en productos electrónicos hace que los sensores de visión sean cada vez más asequibles. Además, hay que tener en cuenta el elevado coste de los vehículos agrícolas, lo que en proporción significa una inversión mucho más pequeña para nuevas tecnologías que la realizada en automóviles”, compara. La mayor dificultad, en su opinión, para la implantación de estos sistemas se halla en la programación y en la fiabilidad de los algoritmos, ya que se requiere “un esfuerzo en investigación, sobre todo en recursos humanos”.

“Gran parte de la tecnología empleada ya forma parte de vehículos de última generación. El sistema de percepción sería el elemento a añadir, pero la caída continua de precios hace que los sensores de visión sean cada vez más asequibles”
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“Las ayudas concedidas nos van a permitir continuar con este proyecto que de otra manera tendríamos que abandonar por falta de financiación”

El nuevo sistema, a cargo de los investigadores de la UPV, ha sido premiado por la multinacional Edmund Optics, que ha destacado su utilidad para la monitorización y control de explotaciones agrarias de una forma no invasiva y económica. El profesor Francisco Rovira, junto a la investigadora Verónica Sáiz, recogerá este galardón en el marco de Feria Vision 2011, que tendrá lugar en Stuttgart a lo largo del mes de noviembre. Como colofón, el proyecto ha logrado también un accésit en el V Certamen “Valencia Idea 2011”, realizado desde la Concejalía de Juventud con la colaboración de la Fundación para la Innovación Urbana y Economía del Conocimiento (FIVEC) y patrocinada por Gas Natural CEGAS S.A. “La concesión de estos premios –valora Rovira– no solo ha significado el reconocimiento nacional e internacional a nuestra labor investigadora de los últimos años, sino que las ayudas concedidas nos van a permitir continuar con este proyecto que de otra manera tendríamos que abandonar por falta de financiación”.

Hasta la fecha, el sistema ha demostrado “su potencial”, según sus creadores, aunque “todavía queda mucho trabajo por hacer”. Ahora, el reto a superar consiste en lograr que la detección automática sea fiable bajo cualquier condición ambiental (muy cambiante e impredecible en el campo), así como fortalecer la calidad de las señales GPS y finalmente integrar todo el conjunto en un sistema compacto que sea fácil de utilizar por operarios no especialistas.

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