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En la actualidad, con el rápido desarrollo de la agricultura de precisión, obtener datos completos y de alta precisión sobre el crecimiento de los cultivos se ha convertido en un desafío fundamental. En este video presentamos un proyecto innovador del Laboratorio de Robótica Agrícola de la Universidad de Minnesota (University of Minnesota): un robot cuadrúpedo agrícola diseñado específicamente para desenvolverse en entornos agrícolas complejos.
Este robot está equipado con el CubeMars AK70-10 Robotic Actuator como su sistema de accionamiento principal. Al superar las limitaciones físicas de los drones agrícolas y la maquinaria agrícola convencional con ruedas, puede desplazarse por el interior de densos campos de maíz para recopilar datos precisos sobre plagas, enfermedades y nutrientes debajo del dosel del cultivo, completando una pieza clave para la inspección agrícola tridimensional en la agricultura inteligente moderna.
Aunque los drones agrícolas y los tractores autónomos ya se utilizan ampliamente, los investigadores siguen enfrentándose a importantes desafíos al monitorear cultivos de gran altura, como el maíz y el sorgo.
La zona inaccesible bajo el dosel: Los drones solo pueden volar sobre el dosel de los cultivos y no pueden detectar los primeros signos de plagas o enfermedades ocultos en la parte inferior de las hojas o en la base de los tallos. Por otro lado, la maquinaria agrícola de gran tamaño es demasiado voluminosa para acceder a campos densos durante las etapas media y avanzada del crecimiento.
Terrenos no estructurados y difíciles: Los campos agrícolas presentan barro, surcos, maleza y superficies irregulares. Los robots tradicionales con ruedas pueden quedar atrapados fácilmente o volcarse, por lo que no son adecuados para este tipo de entornos complejos y no estructurados.
Equilibrio entre carga útil, autonomía y movilidad: El robot cuadrúpedo debe transportar sensores como cámaras multiespectrales y LiDAR, al mismo tiempo que se desplaza con agilidad entre estrechas hileras de cultivo. Esto exige una alta densidad de potencia (relación par-peso) de los actuadores articulares.
Para permitir que el robot cuadrúpedo se desplace con facilidad incluso en terrenos agrícolas difíciles, el equipo de la Universidad de Minnesota eligió los actuadores articulares de alto rendimiento CubeMars. Sus principales ventajas para aplicaciones agrícolas son las siguientes:
Diseño ultracompacto y ligero, ideal para hileras estrechas: El espacio disponible en las patas del robot es limitado, y el peso total influye directamente en el hundimiento sobre terrenos blandos. El CubeMars AK70-10 integra un motor brushless, un reductor de precisión y el controlador en una estructura compacta y ligera. Este diseño de alta densidad de potencia reduce significativamente el peso del robot, permitiéndole desplazarse entre las hileras sin dañar los cultivos.
Alto par para superar barro y terrenos accidentados: Al cruzar surcos o desplazarse sobre barro, las articulaciones de las patas deben generar un elevado par instantáneo para sostener el cuerpo del robot y extraer las patas del terreno blando. Los actuadores CubeMars ofrecen un excelente par máximo y una gran capacidad de sobrecarga. Combinados con un avanzado algoritmo de control FOC, ajustan el par de cada pata en tiempo real para mantener una postura estable y una fuerte capacidad de tracción sobre terrenos complejos.
Fiabilidad de nivel industrial para entornos exteriores exigentes: Los campos agrícolas presentan alta humedad, polvo, fuertes vibraciones y grandes variaciones de temperatura. Los módulos de potencia CubeMars cuentan con un diseño reforzado y un sellado de nivel industrial, proporcionando una excelente resistencia al polvo, al agua y a las vibraciones. Esto garantiza una elevada estabilidad y una larga vida útil durante operaciones continuas en exteriores.
En este video podrá observar el excelente rendimiento del robot cuadrúpedo agrícola de la Universidad de Minnesota equipado con actuadores CubeMars.
Desplazamiento bajo el dosel: Observe cómo el robot se mueve con agilidad entre densos campos de maíz mientras sus sensores escanean con precisión la parte inferior de las hojas y la base de los tallos.
Superación de terrenos complejos: Vea cómo el robot cruza surcos con estabilidad, evita la maleza y demuestra una excelente capacidad de adaptación al terreno.
Perspectivas del equipo de investigación: Conozca cómo el equipo de la Universidad de Minnesota utiliza robots cuadrúpedos para complementar las limitaciones de los drones, logrando una detección más temprana de plagas y enfermedades y una estimación más precisa del rendimiento de los cultivos.
P1: ¿Qué ventajas irremplazables ofrecen los robots cuadrúpedos frente a los drones agrícolas para el monitoreo de cultivos?
R: La mayor ventaja es la complementariedad de la perspectiva. Los drones solo pueden obtener datos desde la parte superior del dosel, mientras que los robots cuadrúpedos pueden introducirse entre los cultivos para capturar imágenes de alta resolución y datos ambientales debajo del dosel (below the canopy). Esto resulta fundamental para detectar plagas ocultas en el envés de las hojas, enfermedades en la base de los tallos y evaluar el microambiente del suelo. La combinación de drones y robots cuadrúpedos hace posible una verdadera agricultura de precisión tridimensional.
P2: ¿Qué desafíos específicos plantea el entorno agrícola para los actuadores articulares?
R: Los campos agrícolas son mucho más exigentes que un laboratorio o un entorno urbano. Los actuadores deben resistir barro, salpicaduras de agua y polvo (lo que requiere un alto grado de protección), así como soportar impactos de alta frecuencia y fuertes vibraciones durante el desplazamiento (lo que exige una elevada resistencia mecánica y un diseño antivibración). Además, los terrenos blandos requieren un elevado par instantáneo para evitar que el robot quede atascado. Los módulos de potencia industriales CubeMars han sido diseñados específicamente para satisfacer estas exigencias.
Ya sea para robots cuadrúpedos de inspección agrícola, robots de recolección en huertos o plataformas especiales para aplicaciones forestales y mineras, CubeMars ofrece soluciones de accionamiento compactas, de alta densidad de potencia y alta fiabilidad para la próxima generación de robots de campo.
[Obtenga más información sobre el CubeMars AK70-10, incluidas sus especificaciones técnicas y dimensiones.]
