Huertos de Washington organizan ensayos de cosecha robótica

Los avances en la automatización de la cosecha continúan pero no llegan a comercializarse.


Este artículo apareció originalmente en la edición de decembre de 2019 de la revista Good Fruit Grower: Washington orchards host robotic arms race


La carrera para comercializar una cosechadora robótica de manzanas continúa, con varios contendientes realizando pruebas en huertos de Washington este año. Ninguno de ellos está listo aun para la producción completa, pero todos afirman que están en la fase final.

“Va a ser una carrera de caballos”, dijo Frank Moore, un ingeniero retirado de Hanford de 72 años que ha construido su propio prototipo.

Dave Allan, el futurista no oficial de la industria de árboles frutales, también cree que la tecnología está cerca.

“Estoy bastante seguro de que va a funcionar”, dijo Allan, gerente de huertos semiretirado y copropietario de Allan Bros., en Naches, y uno de los líderes en los esfuerzos de la industria para automatizar la cosecha y ayudar a llenar un vacío de mano de obra que se espera se agrave en los próximos años. Mientras los ingenieros perfeccionan sus máquinas, los horticultores necesitan ajustar las copas de sus árboles para que se adapten, asegurándose de que las manzanas sean accesibles y las ramas no bloqueen a los robots.

“La máquina es solo parte de la respuesta”, dijo Allan. “Tenemos que lograr que las manzanas se encuentren ubicadas en el árbol de una manera que la máquina pueda alcanzarlas”.

Hacer que el robot recoja manzanas es solo una parte de la batalla. Tiene que funcionar en las condiciones reales del huerto, tales como la manipulación de las ramas, así como la colocación de los contenedores, mientras que las piezas de alta tecnología deben resistir el estrés de su uso constante en condiciones difíciles. Las empresas han dirigido ahora su atención a esos obstáculos, cada una con diferentes estrategias.

Durante la cosecha de octubre, Good Fruit Grower se encontró con dos de los principales competidores, más un posible comodín. Aquí hay una fotografía instantánea:

FFRobotics

FFRobotics de Israel realizó pruebas en Washington por primera vez este año, recogiendo manzanas Kanzi en una huerta de Columbia Fruit en Ephrata.

Avi Kahani, fundador de FFRobotics, retira la lona de la cosechadora robótica de su compañía en preparación para un día de pruebas en octubre en un huerto de Ephrata, Washington. La compañía israelí es una de las pocas en la carrera por desarrollar una cosechadora automatizada de manzanas y realizó pruebas en el estado de Washington este año. (TJ Mullinax/Good Fruit Grower)

Avi Kahani, fundador de FFRobotics, retira la lona de la cosechadora robótica de su compañía en preparación para un día de pruebas en octubre en un huerto de Ephrata, Washington. La compañía israelí es una de las pocas en la carrera por desarrollar una cosechadora automatizada de manzanas y realizó pruebas en el estado de Washington este año. (TJ Mullinax/Good Fruit Grower)

La compañía utiliza una máquina guiada por computadora con pinzas de tres dedos para recoger manzanas y depositarlas en un sistema transportador que conduce a una mesa de corte de pedúnculo y luego a un contenedor. Cada lado del robot tiene seis brazos dispuestos en pares.

FFRobotics tiene como objetivo pizcar comercialmente en Europa y los Estados Unidos para la cosecha de 2020, dijo el fundador y presidente de la compañía, Avi Kahani. Quien ha contratado clientes que esperan comprar una máquina.

Kahani y un equipo de ingenieros pasaron el otoño en Moses Lake, trabajando con la Universidad Estatal de Washington. Los investigadores y los especialistas en extensión están ayudando a escribir algoritmos que guiarán los brazos de recolección alrededor de las hojas, los alambres de las espalderas y otros obstáculos. También están diseñando sistemas de recolección de imágenes en huertos que monitorean las yemas y las frutas durante todo el año, para permitir que la máquina se utilice para ralear y estimar la carga frutal en el futuro.

Kahani, a la derecha, y el ingeniero Or Hirschfeld posan frente al prototipo de FFRobotics. Dijeron que su próxima iteración será más pequeña y ligera y permitirá que un contenedor pase a través de la máquina. (TJ Mullinax/Good Fruit Grower)

Kahani, a la derecha, y el ingeniero Or Hirschfeld posan frente al prototipo de FFRobotics. Dijeron que su próxima iteración será más pequeña y ligera y permitirá que un contenedor pase a través de la máquina. (TJ Mullinax/Good Fruit Grower)

El equipo está recibiendo fondos de la Comisión de Investigación de Árboles Frutales de Washington, un total de casi $500,000 dólares para 2018 y 2019 con otra fase que se propondrá en la revisión de investigación tecnológica del 2020 que se realizará en febrero.

El fabricante de equipos Automated Ag de Moses Lake también está colaborando al montar el hardware de recolección en sus plataformas. Actualmente, el prototipo está montado en un vehículo que se usa para retirar los contenedores, que un operador debe conducir por la hilera, deteniéndose cada vez después de unos pocos árboles mientras la máquina toma y recoge imágenes desde una posición fija.

La compañía está progresando, pero siempre está buscando mejorar, dijo Kahani en octubre.

Por un lado, le gustaría un sistema más versátil para trabajar en huertos con diferentes estructuras y con mallas. Mientras tanto, sospecha que el mecanismo de selección necesita una mejor visión por computadora e inteligencia artificial detrás de él. El ingeniero de WSU, Manoj Karkee, y sus estudiantes de posgrado están desarrollando una nueva versión, con el objetivo de ensamblarla el próximo año, dijo Karkee.

Sin embargo, al final Kahani y su equipo buscan la precisión, no la perfección.

Con un giro y un tirón, un efector final de tres dedos en el recolector de FFRobotics arranca una manzana Kanzi de la copa del árbol. (TJ Mullinax/Good Fruit Grower)

Con un giro y un tirón, un efector final de tres dedos en el recolector de FFRobotics arranca una manzana Kanzi de la copa del árbol. (TJ Mullinax/Good Fruit Grower)

“No pretendo recoger el 100 por ciento de la fruta”, señaló. El está pensando más bien en recoger entre el 85 y el 90 por ciento, con algunas piezas ocultas a la vista por los alambres, las ramas o en racimos. Recoger cada fruta con el robot es técnicamente posible pero su costo y tiempo son prohibitivos.

No ha obtenido una estimación de qué tan rápido debería hacer la recolección la máquina. También se negó a especular un precio para el equipo, pero señala que los productores lograrán el retorno de la inversión en un plazo de tres años.

Abundant Robotics

Abundant Robotics, la compañía de California respaldada por 10 millones de dólares en capital de riesgo de Silicon Valley, ha pospuesto nuevamente sus objetivos de comercialización después de que las pruebas realizadas en el otoño demostraron que los ingenieros necesitan reforzar su hardware, dijo Dan Steere, presidente de la compañía. Steere, sus cofundadores y un equipo de estudiantes de ingeniería pasaron este otoño en aproximadamente una docena de huertos de diferentes compañías, realizando pruebas que incluyeron evaluaciones de calidad de la fruta.

Operadores de Abundant Robotics supervisan las operaciones del robot autónomo. El trabajador en la parte delantera se asegura de que el robot mantenga el curso, mientras que el operador en la parte superior examina la calidad de la fruta. (TJ Mullinax/Good Fruit Grower)

Operadores de Abundant Robotics supervisan las operaciones del robot autónomo. El trabajador en la parte delantera se asegura de que el robot mantenga el curso, mientras que el operador en la parte superior examina la calidad de la fruta. (TJ Mullinax/Good Fruit Grower)

Abundant utiliza una máquina que se conduce automáticamente que puede identificar la fruta, decidir si está lista para la cosecha, recogerla a través de un tubo de vacío y transportar las manzanas a un contenedor. Los ingenieros tienen todos los puntos de ese sistema funcionando, dijo Steere. El problema es que el material se avería constantemente, por lo que necesitan otro año para reforzar sus componentes físicos para resistir las exigencias de la cosecha ininterrumpida de la manzana. Por ejemplo, los componentes del pórtico (de la carga) y los brazos les han dado problemas.

“El hardware de automatización personalizado simplemente se estropea con demasiada frecuencia en este momento”, dijo Steere.

Esta versión de la cosechadora de Abundant Robotics alcanza las manzanas de hasta 7 pies de altura sobre el suelo. Una versión de esta cosechadora que esta en construcción en California, recogerá manzanas situadas hasta 12 pies de altura en el árbol. (TJ Mullinax/Good Fruit Grower)

Esta versión de la cosechadora de Abundant Robotics alcanza las manzanas de hasta 7 pies de altura sobre el suelo. Una versión de esta cosechadora que esta en construcción en California, recogerá manzanas situadas hasta 12 pies de altura en el árbol. (TJ Mullinax/Good Fruit Grower)

Este no es el primer retraso. La compañía ha realizado pruebas en Washington durante cinco años. En el 2016, Steere le indicó a Good Fruit Grower que el objetivo de comercialización era para el 2018. Luego, a principios de este año, Steere le dijo a Good Fruit Grower que Abundant tendría varias máquinas cosechando comercialmente en Washington para la cosecha del 2019 después de una prueba comercial que se hizo en marzo en los huertos de T&G Global, el mayor productor de Nueva Zelanda.

Para ser justos, las pruebas de este año son para clientes que pagaron, dijo Steere, quien tiene como objetivo obtener un contrato con los productores para una cosecha personalizada antes de venderles las máquinas directamente. Sin embargo, ya había planeado comenzar a fabricar más robots, sin solucionar los problemas de los prototipos.

Esta vez no quiso especular sobre un nuevo calendario de comercialización. “No quiero decir cuándo estaremos allí, pero puedo decir que no estamos tan lejos”, afirmó.

Actualmente, la compañía tiene varios clientes bajo contrato. Ninguno de ellos ha cancelado debido al retraso, dijo.

El efector (la parte final del brazo robótico) final de vacío de la cosechadora de Abundant Robotics aspira una manzana Koru bien posicionada pero no alcanza la fruta que se encuentra detrás de las hojas y ramas durante una prueba en octubre al norte de Pasco, Washington. Ambas máquinas tienen problemas con las manzanas ocultas a la vista, un problema que los productores deben ayudar a resolver a través del manejo de la copa del árbol y la carga frutal, con el objetivo de preparar sus huertos para la automatización. (TJ Mullinax/Good Fruit Grower)

El efector (la parte final del brazo robótico) final de vacío de la cosechadora de Abundant Robotics aspira una manzana Koru bien posicionada pero no alcanza la fruta que se encuentra detrás de las hojas y ramas durante una prueba en octubre al norte de Pasco, Washington. Ambas máquinas tienen problemas con las manzanas ocultas a la vista, un problema que los productores deben ayudar a resolver a través del manejo de la copa del árbol y la carga frutal, con el objetivo de preparar sus huertos para la automatización. (TJ Mullinax/Good Fruit Grower)

“Nuestros clientes nos han apoyado mucho”, declaró. “Están ansiosos de que resolvamos este problema para ellos”.

La Comisión de Investigación también participó en los inicios de Abundant, financiando proyectos para SRI International, de quien Abundant se separó en 2015.

HarvestMoore

Frank Moore, un ingeniero retirado de 72 años con experiencia en operaciones a control remoto, está probando la automatización de huertos con un efector final controlado por computadora que corta los pedúnculos, deja caer las manzanas a través de un tubo y las atrapa en agua para evitar magulladuras. Él visualiza una máquina autónoma con cuatro brazos a cada lado que pueda recoger una manzana por segundo.

Su prototipo, montado en un remolque, utiliza un conjunto de sierras en direcciones opuestas y un tubo de secado conectado a un brazo de retroexcavadora invertido. Para transferir de un recipiente de captura al siguiente, usa una bomba de piscina.

“Estoy haciendo esto con un presupuesto de jubilación”, afirmó.

Pero su sistema de visión mapea la fruta desde la floración hasta la cosecha de una manera sofisticada, con cámaras que almacenan la información de ubicación por GPS en una base de datos. Afirma que eso le da una ventaja porque su cosechadora sabrá dónde se encuentran las manzanas en el momento en que encienda el motor.

Frank Moore, un ingeniero retirado de operaciones a control remoto de Hanford, está desarrollando un robot cosechador por medio de cortes de pedúnculo que utiliza un sistema de mapeo para identificar la fruta en cada árbol y monitorearla durante toda la temporada, desde la floración hasta la cosecha. Esta es una imagen tomada de la computadora a bordo durante una práctica en marzo en Benton City, Washington. (Cortesía de Frank Moore)

Frank Moore, un ingeniero retirado de operaciones a control remoto de Hanford, está desarrollando un robot cosechador por medio de cortes de pedúnculo que utiliza un sistema de mapeo para identificar la fruta en cada árbol y monitorearla durante toda la temporada, desde la floración hasta la cosecha. Esta es una imagen tomada de la computadora a bordo durante una práctica en marzo en Benton City, Washington. (Cortesía de Frank Moore)

“Así es como obtengo mi velocidad de pizca”, señaló.

Moore ha obtenido varias patentes por su trabajo y realizó pruebas en un huerto cerca de Benton City este año.

Moore, que creció en un rancho de trigo y ganado en Kansas, comenzó a pensar en diseños de automatización de huertos en la década de 1980 cuando un yerno trabajaba en un huerto. Sin embargo, la economía laboral no garantizaba la inversión en ese momento.

Eso ha cambiado. Se jubiló en 2006 del trabajo en la Reserva Nuclear de Hanford cerca de Richland, Washington, donde trabajó con la manipulación remota de materiales peligrosos, incluidos el cesio y el combustible gastado radiactivo. Comenzó a solicitar patentes en 2009 y ahora tiene tres relacionadas con su cosechadora, con una cuarta pendiente.

El objetivo de Moore es encontrar una empresa de fabricación que le compre el concepto. Calcula que la fabricación costará entre 250,000 dólares y 350,000 dólares y se podría vender por hasta $500,000. Él se da cuenta de que se enfrenta a una competencia bien financiada.

“Por eso necesito que alguien se haga cargo, que tenga algo de dinero”, señaló.

—por Ross Courtney

Sobre el Autor

Ross Courtney

Ross Courtney is an associate editor for Good Fruit Grower, writing articles and taking photos for the print magazine and website. He has a degree from Pacific Lutheran University. -- Follow the author -- Contact: 509-930-8798 or email.

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