PrunusBOT - Sistema robótico aéreo autónomo de pulverização controlada e previsão de produção frutícola

Abstract

A robótica autónoma destinada a operações de análise e atuação nas culturas agrícolas tem vindo a evoluir, existindo exemplos de monitorização de culturas, de rega automatizada (que integra diferente informação edáfica e meteorológica), de aplicação localizada de fertilizantes e de herbicidas, de colheita automatizada e de manuseamento/transporte de cargas. Este projeto pretendeu conceber um sistema robotizado para previsão da colheita e aplicação particularizada de herbicida para controlo de infestantes. O sistema descrito neste artigo é composto por robôs autónomos, terrestre e aéreo com visão computacional por câmaras RGB e multiespectrais, que possibilitam i) deteção e reconhecimento de infestantes para aplicação precisa de produtos fitofarmacêuticos, ii) deteção e reconhecimento de frutos em árvores e copas destas, para caracterização das plantas e estimativa de produção. O reconhecimento, quer seja de infestantes como de frutos, é realizado através do método de inteligência artificial Faster R-CNN, aplicado aos datasets de imagens recolhidas em campo. No reconhecimento das infestantes é calculado o seu centróide, para onde é deslocado o bico de pulverização, anexo ao braço robótico cartesiano incorporado no robô terrestre autónomo. A função de reconhecimento dos frutos conduz à sua contagem, permitindo uma previsão da produção. Esta deteção é dificultada pela variação da iluminação natural, oclusão de frutos causada por folhas, ramos e outros frutos e múltiplas deteções da mesma fruta em imagens sequenciais. Os resultados experimentais de deteção de infestantes e de frutos em imagem de vídeo indicam uma precisão média de 85%. A estimativa da produção é complementada pela previsão do volume da copa da árvore obtido por aquisição de imagem captada via câmara montada em drone, destinada a suportar modelos empíricos de carga das árvores. A função de pulverização de infestantes é complementada com a capacidade de apanha de frutos caídos no chão. Pretende-se assim contribuir para um sistema de produção mais sustentável através da redução de utilização de produtos fitofarmacêuticos e simultaneamente apoiar o produtor na gestão da carga do pomar com reflexos na gestão da cadeia comercial.info:eu-repo/semantics/publishedVersio