Produtos para Industriais

Agritechnica 2019

Visão Zero - “Sem sensores, sem colheita”

Continental VisionZeroWorld, Entrevista com o Prof. Arno Ruckelshausen, Universidade de Ciências Aplicadas de Osnabrück

Em breve, os robôs assumirão o trabalho nos campos? As máquinas inteligentes substituirão tratores, ceifeiras, etc.? E qual o papel dos sensores inteligentes de pneus na agricultura de amanhã? A Continental conversou com o investigador de robótica de campo, Professor Arno Ruckelshausen, da Osnabrück University of Applied Sciences - bem a tempo da Agritechnica, a maior feira comercial do mundo para tecnologia agrícola.

O Prof. Dr. Arno Ruckelshausen é um dos mais conhecidos especialistas em robótica da agricultura. Um doutor em física na Osnabrück University of Applied Sciences, está dedicado ao desenvolvimento de tecnologia de sensores (imagem) e de condução autónoma e robôs de campo de trabalho para a economia agrícola do futuro - por exemplo, o robô de campo BoniRob. O “Agro-Technicum” está atualmente a ser desenvolvido como uma infraestrutura moderna para o projeto e desenvolvimento de tecnologias inovadoras para a agricultura, como a robótica de campo. Foto: privada

Prof. Ruckelshausen, Agritechnica foi realizada em Hanover de 10 a 16 de novembro. Já no período que antecedeu a feira, falou-se muito sobre Big Data, inteligência artificial, computação em nuvem e tecnologia de sensores na indústria agrícola. Os agricultores em breve precisarão de um diploma em ciência da computação para poderem fazer a colheita?


A observação está correta, mas a conclusão não. Se olharmos para as inovações apresentadas na Agritechnica nos últimos dez anos, o grau de inovação realmente mudou cada vez mais para a eletrónica, tecnologia da informação e sistemas de sensores. As máquinas de semear, colher e alimentar estão a ser atualizadas digitalmente. Eles estão em rede e tornando-se cada vez mais automatizadas. Em princípio, a tecnologia agrícola está a desempenhar um papel pioneiro para outras indústrias de produção. Por exemplo, hoje em dia, as aplicações industriais são frequentemente ligadas em rede, mas as máquinas nas fábricas de produção geralmente não se movem. Na agricultura, por outro lado, as máquinas são móveis, mesmo em difíceis condições externas. Na indústria automóvel, a “direção autónoma” é uma tendência importante mas, na agricultura, o trabalho autónomo é um acréscimo. Isso está numa liga completamente diferente. Empresas e centros de pesquisa estão a desenvolver máquinas de trabalho autónomas que podem semear e colher de forma independente. Mas um agricultor precisa de um diploma em ciência da computação para colher milho? Não, assim como um utilizador de smartphone não precisa ser um especialista em algoritmos para enviar mensagens do WhatsApp. Porque se trata do desenvolvimento de sistemas fáceis de usar que oferecem inúmeros benefícios ao setor agrícola. 



Então, estamos a testemunhar o surgimento da agricultura 4.0? Um setor agrícola atualizado digitalmente com infraestrutura de rede inteligente?


A agricultura 4.0 já existe e estamos um passo à frente da indústria 4.0. Em princípio, plantas de produção móveis sobre rodas e em rede estão a ser usadas na agricultura. Acontece que uma fábrica como esta é chamada de ceifeira, por exemplo. O desafio é tornar os processos de trabalho complexos mais económicos e ecológicos através de processos de transformação digital. Os processos de trabalho móveis no campo estão sujeitos a muitas variáveis ​​de perturbação: chuva, tempestades, neve, solo irregular, lamacento ou seco. Estes são enormes desafios para a robustez das tecnologias utilizadas.

Além de componentes de tecnologia agrícola inovadores, como sensores de pneus inteligentes, a Continental também desenvolve pneus especiais para máquinas agrícolas potentes, como ceifeiras-debulhadoras Claas. Foto: Continental

Como na indústria automóvel, há muitas novas empresas no setor agrícola. Na Agritechnica, um “Laboratório de Agrifuture” separado, onde jovens empresas podem apresentar inovações digitais, foi criado no Pavilhão 11.


“O setor está em movimento. Aqui, na área mais ampla em torno de Osnabrück, o Silicon Valey da engenharia agrícola, acabamos de fundar a associação “Agrotech-Valley” com empresas de engenharia agrícola, instituições científicas, desenvolvimento de negócios e start-ups. Todos os envolvidos têm o mesmo objetivo: tornar a agricultura ecológica, económica e socialmente sustentável. Há uma sensação real de um novo começo. Os jovens empresários e investigadores trazem consigo uma enorme criatividade e dinamismo. Cientistas da computação e especialistas em inteligência artificial estão a descobrir que a agricultura é um campo estimulante para futuros desafios de desenvolvimento.

 


Existe um velho clichê de um agricultor que odeia que estranhos lhe digam como fazer o seu trabalho e prefere fazer tudo da mesma maneira. “Um agricultor não come o que não conhece”, como se costuma dizer na Alemanha. Agora, cientistas da computação, ou físicos como o senhor, estão a surgir com máquinas-robôs que decidem por si mesmos quando o trigo deve ser colhido. Não há dois mundos muito diferentes em choque?


Ah, a imagem do agricultor que odeia conselhos é um velho clichê. Por exemplo, a Osnabrück University of Applied Sciences trabalha com muitas empresas agrícolas, e nós entramos em contacto com alguns parceiros de mente muito aberta. Por exemplo, testamos robôs de campo autónomos para controlo de ervas daninhas, máquinas autónomas para alimentação em quintas e tecnologias de sensores inovadoras para máquinas agrícolas ou cultivo de plantas. Os agricultores estão a apoiar a pesquisa e os testes de campo necessários para projetar e desenvolver produtos futuros.

É um físico a investigar tecnologia de sensores. Qual é o significado desta disciplina para a agricultura? Onde os sensores estão a ser usados?

 

Na verdade, em todos os lugares onde as máquinas se estão a tornar mais inteligentes ou mais eficientes para uso num setor agrícola que tende cada vez mais à sustentabilidade. O objetivo é usar diferentes sistemas de sensores para obter uma compreensão aprofundada de todas as principais questões agrícolas. No futuro, isso pode significar: sem sensores, sem colheita. O campo já não está a ser considerado e tratado como uma unidade. Sistemas de sensores ópticos de imagem - como scanners a laser, camaras stereo e sistemas hiperespectrais - ou sensores de radar produzem dados brutos importantes que podem ser interpretados em relação às propriedades do solo ou às características das plantas. Desta forma, um campo pode ser dividido na qualidade das plantas individuais: este já é o objeto de pesquisa. Os dados do sensor são misturados com outros dados, como solo ou dados meteorológicos. Já existem soluções práticas para aceder as várias fontes de dados, como a plataforma universal de partilha de dados neutra do fabricante para os agricultores, “agrirouter.” Os principais desafios são interpretar os dados combinados e as instruções de ação resultantes.


 

Por exemplo?


Se o rendimento for menor numa determinada parte do campo, surge a questão de saber se mais ou menos fertilizante deve ser aplicado naquela seção para aumentar potencialmente o rendimento. Para obter instruções de ação de longo prazo, é preciso ter um amplo conhecimento sobre plantas e solo e a interpretação dos dados mais recentes do sensor.


 

Quando os sensores estão a determinar as condições do solo e como as plantas maduras estão; quando estão a examinar o campo e conhecem todas as plantas; quando, em última análise, as máquinas robóticas estão a fazer o trabalho: o agricultor no seu trator está-se a tornar num anacronismo?


Definitivamente não. Assim como se utilizar uma máquina de lavar, não fica em casa durante horas a assistir. Um agricultor tem muitos empregos importantes se máquinas autónomas estão a trabalhar no campo. Um alto grau de automação ajuda a tornar a agricultura mais sustentável. Os processos e métodos usados ​​na produção vegetal e na pecuária oferecem potencial para melhorias ecológicas e económicas ao incorporar o conhecimento e a experiência dos agricultores. Um exemplo é o projeto e desenvolvimento de um sensor para medir o teor de humidade do milho picado. Quando o teor de humidade é de 60 a 80 por cento, identificar esse valor automaticamente é altamente relevante do ponto de vista do negócio. A tecnologia por si só não resolve nenhum problema, mas geralmente é uma ótima maneira de ajudar a encontrar uma solução para eles.

A digitalização há muito atingiu o setor agrícola. Na Agritechnica, a maior feira comercial do mundo para tecnologia agrícola, as inovações de novas empresas de TI também serão o foco das atenções. Foto: DLG, S. Pförtner

O trator é, no fundo, um veículo auxiliar que puxa principalmente outras máquinas. Será reformado se os robôs de campo autónomos assumirem o controlo?

 

Uma pergunta fascinante. Porque o próprio trator é, na verdade, uma máquina de finalidade zero. Um trator sozinho dificilmente ajuda alguém - exceto para a empresa que o vende, e talvez o agricultor, que pode impressionar os seus vizinhos com uma grande máquina. Além disso, o trator só vale realmente quando conectado, mecânica e digitalmente, a um complemento para processos agrícolas. O complemento é a parte importante da unidade, pois determina o processo. Quer eu esteja a fertilizar, recolher feno com um atrelado ou a trabalhar no solo, o trator é uma ferramenta para uma máquina que faz o trabalho real. Essa abordagem é chamada de Tractor Implement Management (TIM). Isto significa que os complementos inteligentes de semeio, fertilização ou colheita são interligados ao trator para que se tornem uma unidade. Se, no futuro, os complementos tiverem que operar por conta própria como máquinas autónomas, ou seja, a função do trator estiver integrada ao complemento autónomo, então o bom e velho trator seria, na verdade, supérfluo.


 

Logo vai demorar. Tanto tempo, Trator?

 

Não necessariamente. O trator também é uma máquina particularmente flexível. Não possui um campo de uso específico. Podem-se conectar várias máquinas e, assim, processar módulos, o que torna o trator uma ferramenta valiosa. Em princípio, isso torna-o numa plataforma de operadora flexível para muitos processos diferentes. Não podemos dizer agora onde o caminho do trator o extinguirá. Os tratores autónomos podem ter um papel a cumprir, e isso já está a ser trabalhado.


 

No BoniRob, desenvolveu um robô de campo que trabalha sem trator.


O nosso BoniRob representa uma possibilidade de trabalho futuro. Desenvolvemo-lo junto com a Bosch e a Amazon. O BoniRob é uma plataforma de transporte flexível que opera de forma autónoma, sem motorista. Tem um design muito flexível e diferentes aplicações para diferentes funções podem ser integradas no meio. Para cultivo, existe um módulo que investiga as características das plantas. Outro módulo mede a condição do solo. Outra aplicação pode distinguir ervas daninhas de plantas cultivadas e controlá-las mecanicamente usando sensores de imagem. É como o trator: sem uma aplicação - e com isso, quero dizer módulos de hardware inteligentes - o BoniRob não tem função nenhuma. Mas é ideal para todos os tipos de aplicações quando algo lhe é adicionado. Então o agricultor não precisa de comprar um veículo diferente para cada trabalho.

Robô agricultor: O robô de campo BoniRob autónomo foi amplamente co-desenvolvido pela Osnabrück University of Applied Sciences. Foto: HS Osnabrück

Com todo o respeito, apenas em termos de aparência, o BoniRob dificilmente é bonito. A Agritechnica é tradicionalmente um show para grandes máquinas agrícolas, tratores gigantes e ceifeiras poderosas. Estamos a assistir à extinção de grandes dinossauros de máquinas agrícolas quando máquinas mais pequenas e mais flexíveis estão a ser cada vez mais usadas?


Eu não concordo. Aos meus olhos, até os pequenos robôs são lindos (risos). É verdade que as tendências atuais estão a ser dominadas por máquinas XXL cada vez maiores, mas sistemas autónomos menores na categoria XXS são uma estratégia alternativa para a agricultura sustentável. Quando há poucas máquinas grandes, a falha de um sistema, por exemplo, uma ceifeira, é um fator importante de custo. Quando existem muitos sistemas pequenos, o risco económico é menor. Existe ainda mais potencial em termos de soluções ecológicas. No caso de sistemas pequenos e de baixo custo, as questões sociais ao redor do mundo também variam, especialmente porque mais de 90% de todas as quintas do mundo têm menos de cinco hectares.


 

A disponibilidade é uma questão-chave. Por exemplo, a Continental também está a desenvolver sensores de pneus para agricultura que sinalizam desde o início se um problema pode surgir com a pressão do ar. Os pneus também ganharão um novo significado na Agricultura 4.0?


É claro. “Manutenção preditiva” é uma palavra-chave real. Não quero ver um problema apenas quando for tarde demais. Os pneus desempenham um papel importante aqui. Atualmente, se uma ceifeira avaria por defeito do pneu na janela estreita de colheita, pode ter sérias consequências financeiras para o agricultor, sem falar no aspecto de segurança. O facto de os pneus estarem integrados na arquitetura digital é um desenvolvimento positivo. Por exemplo, se no futuro um sensor de pneus não fornecer apenas dados sobre a pressão dos pneus, mas também sobre o deslizamento no terreno ou sobre a humidade do solo, conclusões importantes podem ser tiradas. Complementado por dados de uma aplicação meteorológica, um robô de campo pode concluir que provavelmente ficará preso na lama. Isso resulta em instruções concretas para o agricultor. Também existe potencial para ajustar as pressões de inflação dos pneus de forma dinâmica, de campo para campo. No entanto, um sensor de pneu é apenas um dos muitos componentes das tecnologias de agricultura de precisão. Por exemplo, vejo um grande potencial em tecnologias 3D - inclusive na Continental.


 

Levantou a questão da segurança. Como tornam as máquinas autónomas a agricultura mais segura?


Num campo enorme do celeiro da América do Norte, não há, é claro, tráfego público significativo: é tudo uma questão de eficiência. No entanto, o perigo de acidentes diminui quanto menos pessoas manuseiam máquinas complexas. E durante outras tarefas, como a colheita da batata, muitos funcionários estão próximos a uma colhedora. Por exemplo, como parte do projeto de pesquisa “Agro-Segurança”, estamos a testar a segurança de máquinas de alimentação autónomas em quintas. Centra-se em sensores que detectam pessoas e desligam a máquina imediatamente em caso de perigo. O desenvolvimento de sistemas autónomos está - como no setor automóvel - a ser acompanhado pela introdução de sistemas híbridos, por exemplo na forma de ADAS para direção e trabalho autónomo. Essa chamada autonomia adaptativa também inclui máquinas agrícolas autónomas e não autónomas trabalhando juntas num campo.