Plataforma de optimización de producción de hortalizas mediante el desarrollo de un robot móvil operado remotamente para el transporte de semillas, creación de surcos, fertilización y siembra controlada, cubierta de surcos y compactación controlada. Caso aplicado al cultivo de ajo blanco en Arequipa

El presente proyecto tiene por objetivo elevar la productividad del cultivo de ajo en Arequipa mecanizando el proceso de fertilización y siembra mediante el diseño y construcción de sistemas mecatrónicos consolidados en un robot móvil operado remotamente por el agricultor. Este sistema robótico dispondrá de un tren de siembra que permita realizar seis tareas en simultaneo: (1) Abrir el surcos en cinco hileras, (2) Depositar fertilizantes, (3) Colocar semillas de ajo en posición adecuada, (4) Cubrir el surco, (5) Regular la carga sobre el suelo sembrado y (6) Registrar informaciones del robot (estado de parámetros internos como corriente por motor, tensión en diversos subsistemas, estado de carga, etc.) y del proceso de producción de ajo (volumen de fertilizantes y semillas) utilizando tecnologías de internet de las cosas. Para ello se propone abordar el proyecto en tres fases o componentes: (1) Identificación de condiciones y características del ambiente de trabajo del robot, donde se debe determinar las necesidades, condiciones y requisitos de operación del proceso de siembra (velocidad de siembra, volúmenes de siembra, características del proceso de fertilización, etc.), así como también la identificación de perturbaciones del proceso (irregularidad del terreno, densidad del suelo para efectos del patinamiento, etc.) y parámetros ambientales de la zona de trabajo del robot (variaciones de temperatura, humedad etc.), estas actividades se realizaran a través del análisis del estado del arte así como también mediante visitas a centros de producción de ajo en Arequipa. (2) Diseño y construcción del robot, donde se implementaran cuatro subsistemas del robot: (1) Eléctricos (se debe considerar la potencia y autonomía de las baterías), (2) Electrónicos (se debe considerar las configuraciones de comando y comunicaciones dentro del robot así como con el sistema de internet de las cosas), (3) Mecánicos (se debe diseñar y construir el tren de siembra, el dispositivo de control de posición del ajo así como el chasis del robot) y (4) Computacionales (se debe seleccionar y programar una computadora de bordo para la administración del comando y comunicaciones del robot tanto con el usuario como con la nube para el envío de datos). En esta fase se utilizará herramientas CAD/CAE para el diseño, análisis y optimización de los diversos subsistemas mecánicos, electrónicos y computacionales y también se debe utilizar herramientas de fabricación digital (impresión 3D y corte laser) para el prototipado rápido. El prototipo final debe construirse en acero, aluminio y plásticos buscando que su proceso de fabricación sea simple, bajo costo de producción y que los mecanismos y subsistemas sean de fácil acceso para el mantenimiento. (3) Integración, ensayos y optimización de la operación del robot, donde se debe integrar las diversas tecnologías del robot y validar su operación en ambiente controlado y en ambiente real de agricultura. Debe establecerse protocolos de pruebas en ambiente controlado y en ambiente real, y ambos protocolos deben ser alcanzados satisfactoriamente. Este proceso implica realizar ajustes menores en el proyecto con el objetivo de alcanzar los resultados esperados. Como avance se construyó un prototipo de escala real con dos herramientas de labrado (discos dobles y arado) y uno de escala reducida donde se puede simular la conectividad con el usuario y la nube. En el prototipo de escala real se verificó las opciones de mejora en las dimensiones del arado, así como la necesidad de contar con un monodisco para el corte del suelo previo al arado. El prototipo de escala real será útil para ensayos iniciales para la determinación del tiro de carga (fuerza de tracción del robot sobre el terreno) así como la identificación de la localización óptima del tren de siembra, sistema de tracción, baterías y carga útil (semillas y fertilizantes) de tal forma que el balanceo de masas sea uniforme en cada rueda del robot.