En el campo agrícola, la recolección de cultivos como fresas, espárragos y manzanas ha enfrentado durante mucho tiempo la escasez de trabajadores calificados. Para abordar esto, los investigadores están desarrollando activamente robots recolectores para proporcionar asistencia eficiente a las empresas agrícolas. Sin embargo, el profesor de robótica de la Universidad Julius-Maximilians de Würzburg (JMU), Andreas Nüchter, admite que, aunque se han desarrollado varios prototipos de robots recolectores, ninguno ha alcanzado el nivel de rendimiento ideal.

Para superar este desafío, el equipo de Nüchter ha colaborado con el Instituto Leibniz de Ingeniería Agrícola y Economía Bioeconómica (ATB) para desarrollar un nuevo sistema de escáner láser 3D. Diseñado específicamente para robots de campo, el sistema busca proporcionar una base científica para determinar el momento óptimo de cosecha mediante mediciones precisas del estado de las plantas, como el contenido de agua en las frutas y otros indicadores clave.

Actualmente, el equipo liderado por la Dra. Manuela Zude-Sasse del ATB ha instalado y probado preliminarmente el sistema en el campo de pruebas de Potsdam. El escáner láser 3D se ha desplegado en una estación de sensores que rodea 120 árboles de manzano, y la primera prueba ha producido resultados impresionantes. El profesor Nüchter afirma: “Hemos podido medir y mapear las plantas de una manera significativa, lo cual es crucial para la aplicación de robots recolectores”.

La Dra. Zude-Sasse explica que entender las etapas de maduración de las frutas es vital para la producción de productos hortícolas, ayudando a optimizar los tiempos de cultivo, cosecha y almacenamiento. En el contexto del calentamiento global, que hace que las condiciones de crecimiento sean cada vez más variables, dominar con precisión los datos de desarrollo de las frutas no solo es importante para el modelado científico, sino también clave para las aplicaciones futuras de robots recolectores comerciales.

Se informa que el nuevo sistema de sensores operará continuamente en el campo de pruebas del ATB hasta noviembre de 2025, para monitorear a largo plazo el crecimiento de los 120 árboles de manzano. El sistema está diseñado para ser robusto y resistente a la intemperie, operando de manera estable en un rango de temperaturas de 0 a 40 °C. Basado en el principio de luz estructurada, proyecta rayos de luz de tres longitudes de onda diferentes sobre las plantas y analiza las señales reflejadas para obtener información espacial precisa de las plantas. Esta característica abre nuevas posibilidades para registrar propiedades fisiológicas de las plantas, como el contenido de humedad.

Notablemente, el escáner láser 3D está diseñado para usos experimentales, con una intensidad láser alta que podría dañar los ojos si se mira directamente. Por lo tanto, el ATB ha implementado controles estrictos de acceso al área de medición para asegurar que el personal no entrenado no entre en las cercanías del escáner.

El proyecto se basa en la profunda experiencia de JMU Robotics en el desarrollo de equipos ópticos y la rica experiencia del ATB en investigación de cultivos y análisis de plantas de campo. La implementación del nuevo escáner 3D de plantas mejorará aún más la base de datos para el trabajo de modelado y proporcionará un fuerte soporte para la especificación futura de robots recolectores.

Además, el profesor Nüchter revela que su equipo está desarrollando un escáner láser para aplicaciones espaciales, para ayudar en la detección de fuentes de agua en misiones lunares o marcianas.