Agrotecnologia para um futuro agrícola mais sustentável

Hora de mudança em tempos conturbados? 
É difícil pensar num sector económico mais importante que a agricultura. Esta é uma indústria que afeta diretamente a vida de todos em todo o mundo, apesar de ser assolada por desafios que aparecem por todos os lados. As mudanças de temperatura e de precipitação estão a influenciar o rendimento das culturas e os agricultores e trabalhadores agrícolas estão diretamente expostos aos efeitos de condições climáticas extremas, enquanto milhões de empregos relacionados com a alimentação já estão a sentir o impacto destas mudanças climáticas.

Além disso, os consumidores estão hoje cada vez mais conscientes dos desafios relacionados com os produtos químicos utilizados na produção de alimentos e exigem uma produção sustentável de produtos e também que sejam cada vez mais saborosos e de melhor qualidade. Encontrar a melhor maneira de lidar com essas questões e, ao mesmo tempo, atender às pressões ambientais, está a fazer com que ocorra uma maior procura por especialistas em automação e em tecnologia para tentar melhorar a vida do agricultor, atender às necessidades dos consumidores e enfrentar os inúmeros desafios que a indústria enfrenta.

Investigação agrícola inteligente com SMASH em Itália
O aumento da automação e da tecnologia na agricultura não é novidade em si mesmo, é claro - de facto, acontece desde a Revolução Industrial. Mas o que é novo é como a tecnologia está a ser usada para resolver problemas relacionados com o controlo de doenças e padrões climáticos instáveis. O foco agora está em alcançar os rendimentos desejados de forma sustentável para o ambiente, com um foco contínuo na redução da quantidade e tipo de produtos químicos usados. 

No entanto, a seca, as inundações e o surgimento de novas pragas e doenças são uma ameaça em todos os continentes. Até a Europa enfrenta um desafio nos seus sistemas agrícolas. Isto é especialmente verdade em países como a Itália, que enfrentaram uma queda de 57% na sua colheita de azeitona em 2018 - a pior em 25 anos - como resultado das mudanças climáticas, segundo cientistas.

Com o seu centro de pesquisa europeu situado nas colinas acima de Florença, Itália, a Yanmar R&D Europe (YRE) está bem posicionada para se concentrar numa variedade de estudos de campo para agregar valor ao sector agrícola - e possivelmente até atrair uma nova geração de trabalhadores para a terra. Isto inclui o projeto 'SMASH' de dois anos e quatro milhões de euros, realizado em cooperação com 10 parceiros de tecnologia para desenvolver um 'ecossistema' agrícola móvel para monitorizar, analisar e gerir culturas agrícolas. 

O acrónimo significa "Máquina inteligente para soluções agrícolas de alta tecnologia" e este projeto foi cofinanciado pelo governo local da Toscana. Consiste no desenvolvimento de uma plataforma robótica modular que emprega a mais recente tecnologia de comunicação de informações para examinar culturas e solos, analisar informações recolhidas e fornecer informações claras e acionáveis aos agricultores para apoiar a gestão das culturas. 

Uma das muitas funções da Yanmar foi desenvolver sistemas de controlo para o braço robótico multiuso para manipulação móvel (incluindo pulverização de precisão), integração de sensores para tecnologias de posicionamento e navegação autónoma e desenvolvimento de software para o controlo da base móvel do sistema (em colaboração com outros parceiros ). 

Para o engenheiro de modelação e controlo da YRE, Manuel Pencelli, o desenvolvimento de um protótipo de agro-bot que pode ser usado para monitorizar e controlar plantações, recolha de amostras de solo para análise e direcionamento com precisão de produtos químicos agrícolas para aplicação de precisão, requer muitas áreas de especialização desde o início do projeto.

“Houve muitos parceiros envolvidos em todos os momentos. Precisávamos de conhecimentos mecânicos para desenvolver a estrutura do veículo e muitos especialistas em "comunicações", porque temos muitos dispositivos que precisam de "comunicar" entre si. O nosso ponto de partida foi um veículo de rastos que foi originalmente construído para se mover ao longo de uma praia e limpar a linha de costa!”

Existem dois protótipos SMASH em funcionamento - um para vinhas e outro para hortícolas (nomedamente espinafre) - para cobrir os dois tipos diferentes de culturas que foram originalmente planeados para pesquisa. O primeiro já passou por testes significativos numa vinha na província de Pisa, onde Manuel Pencelli foi fundamental para demonstrar as possibilidades que esse ecossistema robótico poderia oferecer aos agricultores.

“O SMASH não é uma máquina única, mas uma série de dispositivos diferentes, incluindo um robô, uma estação base, drones e sensores de campo que, juntos, fornecem informações vitais para ajudar os agricultores. Um agricultor pode programar a tarefa que deseja que o SMASH realize e, enquanto estiver envolvido noutras atividades, essa máquina pode mover-se de forma autónoma, monitorizando plantações, detetando e tratando doenças e economizando tempo considerável ao agricultor ou aos seus trabalhadores nos campos fazendo uma verificação manual das colheitas.”

Mapeamento e monitorização, deservagem e alimentação
O SMASH consiste numa base móvel, um braço robótico com manipuladores e sistemas de visão, um drone e uma estação terrestre auxiliar. Imagine um sistema projetado para funcionar numa variedade de tecnologias agrícolas de precisão, oferecendo informações específicas sobre geometria, robótica, tratamento de dados, mecanização, etc., tendo em consideração as questões ambientais e sociais que os agricultores enfrentam. 

Para Manuel Pencelli, as possibilidades para o SMASH são infinitas: “Além de todas as funções que podem ser executadas pelo braço robótico, também temos alguns acessórios que podem ser montados na parte traseira do veículo para deservagem mecânica ou para trabalhar o solo, enquanto se move. Este trabalho pode ser feito simultaneamente, juntamente com monitorização e deteção.”

A experiência da Yanmar tem-se focado no desenvolvimento de software para o agro-bot e na integração e instalação de todos os componentes de outras entidades. É uma massa complicada de elementos eletrónicos, como fios, sensores, câmaras, recetores GPS e vários motores elétricos (oito!) competindo pelo seu espaço. Mas tudo funciona - mesmo numa vinha enlameada no final de fevereiro, onde o sistema de direção independente e a tração superior são demonstrados numa variedade de terrenos.

"A fusão do sensor foi um dos aspetos mais desafiantes deste projeto", acrescenta Manuel Pencelli. “Como temos um ambiente muito particular dentro dos campos, onde várias variáveis podem mudar, como infraestrutura, solo, forma dos campos e até outros trabalhadores que interagem com o agro-bot. Portanto, a localização do veículo, a melhoria da robustez e a compreensão das suas restrições físicas foram interessantes - como velocidade, ângulo de direção, posicionamento e comunicação entre os dispositivos de bordo montados - todos esses aspetos podem afetar o movimento do veículo."

A união de forças em números
A YRE também uniu forças com o Departamento de Agricultura da Universidade de Florença para avançar ainda mais com as atividades de pesquisa no campo. A universidade tem uma experiência significativa em gestão sustentável de culturas, tendo concluído recentemente o projeto Rhea, financiado pela UE, que visava melhorar a qualidade, a saúde e a segurança das culturas e reduzir os custos de produção usando uma frota de robôs pequenos e heterogéneos - terrestres e aéreos - equipado com sensores avançados e algoritmos de controlo de decisão melhorados.

Para o projeto SMASH, o professor Marco Vieri da universidade acreditava que era necessária uma abordagem holística da pesquisa, além de possibilitar as mais recentes tecnologias: “A agricultura fornece alimento, ração, fibra e combustível para os seres humanos, mas também temos que considerar problemas rurais, culturais e históricos.

“No passado, havia um calendário anual de operações agrícolas, mas hoje em dia é necessária uma nova mentalidade que nos permita controlar e mitigar riscos como secas, pragas e inundações. Era uma necessidade explorar o aumento da automação, não apenas para melhorar e aumentar a quantidade de produto, mas também para aplicar um valor acrescentado.

“A Yanmar partilha a nossa visão de ajudar os agricultores a realizar uma produção saudável e de valor acrescentado com um verdadeiro sistema tecnológico; portanto, a nossa parte no SMASH tem sido o desenvolvimento de equipamentos para os dois cenários de vinha e culturas hortícolas como espinafre. Temos amplo conhecimento de máquinas agrícolas e novas possibilidades tecnológicas, por isso é importante reduzir o uso de pesticidas que não são seguros para os microrganismos do solo e das plantas, enquanto se aumenta o nível de nutrientes e bactérias úteis.”

É justo dizer que os agricultores estão na linha de frente dos debates sobre clima, emissões e sustentabilidade. Mesmo quando se trata de culturas de alto valor, como vinha, olival e frutos secos encontradas nesta região da Itália, é difícil argumentar contra o uso de agricultura automatizada e conectada para reunir dados científicos e as necessidades dos agricultores. Afinal, os robôs podem trabalhar 24 horas por dia, têm menos impacto no solo do que os tratores devido ao seu tamanho menor.

Imagine uma frota de robôs com uma fração do tamanho de um trator convencional e é fácil ver as possibilidades que a agricultura de precisão baseada em IA e tecnologia pode oferecer nos próximos anos. O uso de drones para mapear campos e verificar colheitas; e robôs agrícolas para colher frutas, semear, identificar e eliminar ervas daninhas com doses exatas de pesticidas e fertilizantes - trata-se de direcionar esforços apenas em áreas que precisam de trabalho, o que resulta numa redução de mão-de-obra, custos de capital e emissões.

Com a sua pesquisa em andamento sobre robótica agrícola avançada, a Yanmar está a assumir o desafio de mostrar as possibilidades e benefícios potenciais de técnicas de agricultura de precisão aperfeiçoadas no futuro. Ainda não se sabe se os tratores automatizados e robôs que trabalham nos campos se tornarão uma visão familiar, mas é difícil argumentar contra o uso da tecnologia para aumentar de forma sustentável a qualidade e os rendimentos da terra. 

E se o som dos drones a pairar sobre as culturas significa que os agricultores são capazes de identificar padrões de crescimento e necessidades de nutrientes e, em seguida, fornecer pesticidas e fertilizantes com precisão exata com uma frota de robôs, então certamente será um acrescento bem-vindo às ferramentas atualmente usadas nos nossos campos.