Historia de Robin Ann Smith
En el universo de Marvel Comics, se sabe que Thor sostiene un martillo mágico con fuerza humana.
Pero en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, Thor es un robot que sostiene un martillo para entrenarse para trabajar en la tierra, pero tiene que regresar: cultivar vegetales.
Puede que los compradores no lo crean así, pero la mayoría de los productos frescos que compramos en el centro comercial siguen siendo populares y cuidadosamente seleccionados. Los investigadores de Carolina del Norte han intentado hacer las cosas un poco diferentes utilizando IA y robots.
Desde su oficina central, la directora de Makerspace de NC Plant Sciences Initiative, Andrea Monteza, se enorgullece de presentar la demostración de Thor y un segundo dispositivo llamado SpiderBot, para tejer una corbata, montado en un marco del tamaño de un carrito de golf autónomo.
La cámara estéreo integrada actúa como el ojo del sistema, dándole una vista de 360 grados de todo lo que lo rodea. Su sensor láser LiDAR le permite escanear y mapear campos de cultivo y perforar suelos variables.
«Es como cómo Roomba usa cámaras y sensores para crear un plano de su casa», dijo Emmanuel Torres, profesor de ciencias hortícolas que trabaja con Monteza.
Mientras las máquinas cultivan y cosechan cultivos como maíz, trigo, soja y algodón, los agricultores todavía dependen en gran medida de la mano de obra, las verduras y las frutas, dijo Torres.
Toma los tomates y los pimientos. Estas verduras ganan mucho peso a medida que crecen. Por eso los agricultores utilizan ayudas como estacas y cuerdas para evitar que se caigan del suelo, donde son vulnerables.
Para construir el sistema de soporte, los trabajadores clavaron miles de postes altos en el suelo utilizando equipo pesado. Luego corren como cuerdas entre los postes, agregando más niveles a medida que las plantas crecen.
Es un trabajo intensivo en mano de obra que representa un gasto enorme en el presupuesto agrícola. Pero es más difícil encontrar trabajadores que estén dispuestos a aceptarlo.
Desarrollando dispositivos de alta potencia
Torres, una subsidiaria de NC PSI College, y Monteza, un ingeniero mecánico, querían ver si los robots podían automatizar algunas de las automatizaciones más difíciles y repetitivas.
Han estado creando prototipos para un conjunto de herramientas con nombres de superhéroes, cada una con habilidades únicas. Entra Thor. Pero para que un robot ponedor de tomates haga su trabajo correctamente, debe poder martillar la cepa de manera precisa y abierta sin dañar la planta.
Para comenzar a crear las herramientas inteligentes que desean, los investigadores necesitan una montaña de imágenes de plantas y otras cosas que las máquinas pueden encontrar en el campo de un agricultor para entrenarlas a reconocer las plantas de tomate de la hierba.
Entonces desarrollaron otra herramienta para facilitar este proceso: los piratas informáticos.
Estamos intentando crear dispositivos que sean lo suficientemente flexibles para muchos usos potenciales.
En el Universo Marvel, Hawkeye es un arquero conocido por sus ojos agudos y su destreza. En Carolina del Norte, el superpoder de Hawkeye es la visión por computadora.
Con el apoyo de la plataforma Ag Analytics, financiada por el Congreso de Carolina del Norte y el Departamento de Agricultura de EE. UU., han desarrollado tractores de bajo costo equipados con computadora y lentes gran angular de alta definición que están configurados para capturar vistas de arriba hacia abajo y vistas laterales de las plantas de tomate.
Hawkeye recibió su primera prueba el verano pasado. Las 50.000 imágenes que recopilen serán datos de entrenamiento para hacer que sus algoritmos de inteligencia artificial sean más inteligentes.
Finalmente, dijo Monteza, el sistema podría usarse para automatizar las inspecciones de campo para detectar problemas potenciales como plagas, enfermedades y deficiencias de nutrientes. Tradicionalmente, la gente tiene que caminar por los campos e inspeccionar los cultivos a mano para controlar su salud y ver si hay algún problema. Los robots equipados con una máquina visual pueden automatizar el proceso.
«Estamos tratando de crear dispositivos que sean lo suficientemente flexibles para muchos usos potenciales», dijo Monteza.
Crea una deliciosa cosechadora de tomates
A finales de noviembre, estudiantes de cursos de diseño avanzado en ingeniería eléctrica e informática se reunieron con Monteza en el Laboratorio de Horticultura de Carolina del Norte para probar su idea de brazos robóticos para realizar otro tipo de trabajo: recoger tomates.
Suena sencillo: su tarea es diseñar un sistema que pueda encontrar e identificar qué tomates están listos para ser recogidos, localizarlos y retirarlos sin aplastarlos.
Lo bonito de las máquinas es que no tienen que parar, ¿verdad? Se pueden recoger durante todo el día y toda la noche.
No es fácil para la máquina. Los tomates no tienen la misma ubicación en todas las plantas. Un tomate puede parecer normal, el otro puede estar parcialmente escondido o escondido entre las hojas.
Luke Holt, ingeniero jefe eléctrico e informático, muestra uno de sus diseños. El dispositivo utiliza una mano mecánica guiada por IA y una cámara de profundidad para escanear plantas y localizar tomates, así como un detector de silicona para evitar daños a las frutas.
La gente ahora puede trabajar más rápido y más eficientemente, pero los estudiantes están tratando de reducir la brecha.
«La belleza de las máquinas es que no tienen que parar, ¿verdad? Pueden seguir funcionando todo el día y toda la noche», dijo Torres.
No todos los robots que se crearon fueron nombrados héroes.
Otra herramienta en desarrollo con otro campus de NC PSI, Lorena López, es una herramienta repelente de insectos para ayudar a identificar especies de insectos en diferentes cultivos. López, una especialista en extensión de Carolina del Norte que integra a los especialistas en manejo de plagas con el Departamento de Entomología y Fitopatología, se convirtió en la esposa de Torres.
Esperan tener construido el primer prototipo en marzo.
«Por ahora, simplemente lo llamamos vacío», dijo Monteza.
