Introducción / AgroBot
Nosotros somos SILMARILS, el equipo encargado de desarrollar este prototipo. El proyecto SILMARILS propone una solución tecnológica enfocada en la automatización del proceso de recolección de frambuesas. Este prototipo, resultado de una visión interdisciplinaria y comprometida con el campo mexicano, busca facilitar el trabajo agrícola mediante una estructura funcional y precisa.
El sistema está compuesto por una cinta transportadora que guía las frambuesas a lo largo de un recorrido definido. A un costado, una garra robótica equipada con una cámara especializada (pi camera module) identifica el color de cada fruto en tiempo real. Gracias a un algoritmo de detección visual, el robot reconoce las frambuesas y las recoge con precisión.
Sobre Nosotros
Nosotros somos estudiantes de la preparatoria ITESO, tenemos la misión de ayudar a brindar una solución desde nuestra posición al gran problema que hay actualmente con el campo mexicano y la producción de berries en Jalisco, mas específicamente las frambuesas.
Estado del Arte
Jalisco se ha posicionado como uno de los principales estados productores de berries en México, destacando particularmente en la producción de frambuesas. La región, gracias a su clima templado, altitudes adecuadas y suelos fértiles, ofrece condiciones ideales para el cultivo de esta fruta.
En la última década, el auge de la agroexportación ha impulsado una transformación significativa en las dinámicas de producción de frambuesas haciendo que justamente empresas trasnacionales han establecido invernaderos en la región.
Sin embargo, este crecimiento acelerado también ha evidenciado desafíos estructurales, tales como la dependencia de mano de obra intensiva, la exposición a condiciones laborales precarias y la necesidad de mejorar los procesos de recolección, selección y empaque del fruto.
Hipótesis
El implementar un sistema automatizado de recolección de frambuesas basado en una cinta transportadora con detección por cámara y un brazo robótico con garra, entonces se incrementará la eficiencia del proceso de selección y recolección de frutos maduros, al reducir el error humano y el tiempo de procesamiento, sin comprometer la calidad del producto final.
Cultivos
Las frambuesas son extremadamente sensibles al tacto y se dañan fácilmente si no se manipulan con cuidado. En muchos invernaderos de Jalisco, las frambuesas se cultivan en hileras estrechas y estructuras protegidas.
Esto limita el espacio de movilidad, asi mismo las frambuesas deben cosecharse cada 2 a 3 días durante la temporada, ya que maduran rápidamente. Esto implica una demanda constante de mano de obra o automatización que sea capaz de operar con frecuencia y eficiencia.
Robot: Agrobot
Nuestro proyecto consta de dos secciones, la primera siendo un brazo de seis grados de libertad, está construido a base de PLA y servomotores, con un Arduino UNO para control interior, la segunda sección siendo un módulo de identificación de objetos compuesto por un Raspberry PI 4, un módulo de cámara PI V2, y una conexión serial entre el PI 4 y el Arduino. Nuestro prototipo reconoce los frutos en sus diferentes etapas de crecimiento, desde su inicio de crecimiento hasta su punto de recolección ideal utilizando un modelo de IA YOLO8n para identificación de objetos, y cuando identifica las posiciones deseadas, es capaz realizar movimientos complejos en el plano tridimensional, necesarios para recoger frutos en diferentes configuraciones de cultivos de manera óptima y garantizando que los frutos que recogidos queden en excelente estado.
Encuentra el codigo aqui: Codigo del Brazo
Documentos
Reporte 4.2:
DescargarReporte 4.3
DescargarReporte 4.4
DescargarProceso
Ensamblado:
Se hizo un análisis del problema para ver el tipo de mecanismo requerido para recoger las berries, se decidió utilizar un brazo de 6 grados de libertad por su gran flexibilidad de movimiento, para el brazo se utilizó un modelo base creado por “FABRICREATOR”, al cual se le modifico la garra para que agarrara con precisión las frambuesas, el brazo fue impreso en 3D con filamento PLA, y posteriormente se realizaron pruebas y modificaciones a las piezas hasta llegar al modelo actual.
Código:
El código de nuestro proyecto está basado en Python, corre en un Raspberry PI 4, que utiliza tensor Flow para identificar los frutos con un modelo de redes neuronales tipo YOLO8n, el cual fue modificado para añadir las clases adicionales requeridas para la identificación de frambuesas y su ubicación en el espacio, esa ubicación es transformada en coordenadas para el brazo utilizando un algoritmo de cinemática inversa, las coordenadas se pasan al Arduino UNO por comunicación serial, lo que el brazo utiliza para moverse a la posición deseada para recoger el fruto y dejarlo en el lugar designado.
A Futuro
Queremos seguir desarrollando nuestro proyecto para lograr implementarlo a una mayor escala, desde la implementación de una base móvil para mejorar la autonomía del prototipo, aumentar la capacidad de las baterías y el rango del brazo, y finalmente añadir control remoto desde una aplicación móvil y navegación autónoma en los cultivos.
Todo esto para seguir mejorando la calidad y eficiencia de los cultivos mexicanos, bajando los costos en el mercado y generando una mayor producción de frutos, apoyando en gran medida a la economía nacional.