Realizaron el diseño e implementación de un sistema autónomo de cámara móvil con planificación, aplicado a un invernadero hidropónico

«Diseño e Implementación de un Sistema Autónomo de Cámara Móvil con Planificación, Aplicado a un Invernadero Hidropónico», se denomina la presentación del Trabajo Final de Grado (TFG) que presentaron los nuevos ingenieros Rodney David Garrigoza Cabrera y José Manuel Prieto Bóveda, como última prueba para egresar de la carrera de Ingeniería Mecatrónica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Asunción (FIUNA). La exitosa defensa del trabajo se realizó el pasado jueves 01 de Julio de 2021 en la Institución.

En la actualidad, el agricultor tiene a su disposición las ́técnicas de Agricultura de Precisión (AP). La AP optimiza la eficiencia de la producción, aumenta la calidad del producto, ́minimiza el impacto ambiental y reduce el uso de los recursos como el agua y la energía utilizados con los métodos tradicionales de agricultura. Se denomina AP a la integración de la tecnología de control y de la información de los procesos ́de agricultura, como la aplicación de fertilizante de manera autónoma a través de un dron cuya ruta y despliegue de ́los diferentes volúmenes del producto esta basada en tomas aéreas de fotografías con cámaras multiespectrales donde se evidencien la falta de fertilizante en distintos puntos del campo.

En la agricultura hidropónica, existe el desafío de introducir mejoras a través de la AP, especialmente para algunas plantas sensibles, por ejemplo, la lechuga y el tomate. Los almácigos son muy sensibles a los cambios realizado en los medios del agua de donde adquieren sus nutrientes, además ́del ambiente en el que se desarrolla su crecimiento. Al realizar las mediciones de todos estos factores, se puede observar que la persona encargada de realizar dichas mediciones introduce una probabilidad de generar un error humano. Para el caso del control mediante algoritmos de visión artificial para el monitoreo del crecimiento de los tomates se puede apreciar aun m ́ as el error ya que los mismos deben de ser tomados ́desde la misma posición, altura y enfoque en cada una de ́ las muestras, variables difíciles de controlar con la precisión del hombre.

Dentro del proyecto PINV15-068 «Procesamiento de Imágenes en Productos Hortofrutícolas aplicado a un Invernadero Hidropónico Automatizado» desarrollado por el Laboratorio de Sistemas Distribuidos de la FIUNA y financiado por el CONACYT, la aplicación de las técnicas de la AP fue segmentada en varios trabajos donde cada uno de ellos se centro en un ́ ámbito del proyecto, como ser la automatización del sistema de control del ambiente, el control de los nutrientes que alimentan a los almácigos y el control de los frutos obtenidos mediante redes neuronales.

En el marco del Trabajo Final de Grado presentado se desarrolló un prototipo de un sistema de monitoreo móvil, capaz de recorrer todo el ́invernadero y tomar imágenes de cada almacigo para su posterior análisis con técnicas de inteligencia artificial en ́búsqueda de nuevas métricas que indiquen el estado de salud de estos. El sistema está compuesto por un UGV o vehículo terrestre no tripulado de cuatro ruedas motrices, con modos de operación de movimiento y toma fotográficas programadas en distintos horarios de manera a obtener pruebas significativas
del desarrollo de la planta, que luego a través del análisis de las imágenes con algoritmos de visión artificial, puedan detectarse diferentes características de la planta que requieran una atención especial en cuanto a los nutrientes, fertilizantes o control del ambiente en general.

Para el desarbolo del TFG, realizaron el análisis de las condiciones optimas necesarias para el cultivo hidropónico de tomates y de las condiciones en el invernadero, definieron las limitaciones del entorno; y con base en estas se diseño e implemento un UGV capaz de realizar rutinas de tomas de imágenes. El sistema de control se implemento en una Raspberry Pi y en dos Arduino Nano. Estos fueron depurados con pruebas en diferentes escalas, comprobando la efectividad de los algoritmos diseñados para este  sistema en conjunto con los actuadores y sensores elegidos. Posteriormente, implementaron una interfaz grafica ́básica que permite al usuario realizar un control de estado ́del UGV, programar rutinas y ejercer un control manual para el movimiento de este. Una vez puesto en funcionamiento, realizaron tomas de imágenes con distintas cámaras, donde las imágenes de la Action Cam cumplen con los requisitos del ́proyecto, haciendo de esta la cámara ideal para el sistema. De esta forma  los nuevos ingenieros  concluyeron que es posible el desarrolló un sistema efectivo para la automatización de las ́tomas fotográficas de los almácigos capaz de cumplir rutinas establecidas por un usuario acorde a su necesidad.

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