Desarrollo de un implemento robótico para el control de maleza con láser

Abstract

Actualmente, uno de los mayores desafíos en la agricultura es el control de maleza cuya presencia disminuye hasta un 60% la producción del cultivo de maíz. Por consiguiente, se han desarrollado diversos métodos de eliminación, destacando entre ellas los mecánicos y químicos. El uso de herbicidas (principalmente el glifosato) ha sido vinculado a diversas enfermedades, como el cáncer. Una solución a este problema es la robótica. Por lo anterior el objetivo de este trabajo fue diseñar un brazo robótico SCARA con un láser de 80 W, para la eliminación de maleza en etapa temprana de crecimiento. El brazo tiene dos grados de libertad, controlados mediante dos motores a pasos (nema 23 y 17). El prototipo cuenta con sistema de enganche, dando un grado de libertad adicional permitiendo mayor movimiento al brazo, como implemento en el robot Voltan y tiene una longitud de 470 mm del origen del brazo al actuador final, cubriendo un área de trabajo de 0.24 m2. Se llevaron a cabo pruebas de corte con 7, 10 y 15 días de edad con diámetros promedio de 2.3, 3 y 3.4 mm, respectivamente. Se ajustó la altura del láser con un rango de 2-150 mm sobre el suelo. Ya construido el prototipo se realizó una calibración del sistema de visión con una cámara Logitech C920 que detecta las coordenadas (x, y) de la maleza y las envía a un Arduino realizando el movimiento de los motores y dirigiendo el actuador final. Los datos obtenidos se compararon con la posición de visión y la posición real física. El resultado de las pruebas con malezas, se obtuvo el error medio absoluto (MAE) de (x=0.000584mm) y (y=0.00141mm). Esta solución responde a la necesidad de reducir el uso de herbicidas, y también ofrece una alternativa sustentable.