A agricultura autônoma está mais perto do que você imagina

Durante a inauguração Tecnologia Agrícola Futura evento, realizado no NEC de Birmingham no final do ano passado, uma mensagem chave foi clara: a agricultura no seu estado actual é inviável. Práticas que quase não mudaram em décadas resultam normalmente em rendimentos estagnados em todo o mundo. Muitos acham que a indústria depende excessivamente de produtos químicos e máquinas que estão eliminando a vida de solos outrora ricos. Mas as novas tecnologias estão a ajudar o sector a inverter este patamar.

“Fazemos parte de uma tendência global na forma como a agricultura está mudando”, disse Sam Watson-Jones, cofundador da startup agritech do Reino Unido, Pequena empresa de robôs (SRC). “Achamos que a agricultura arável na sua forma contemporânea não funciona.” Como agricultor de quarta geração de Shropshire, Watson-Jones falava por experiência própria. Ele disse que os rendimentos têm permanecido estáticos há mais de um quarto de era, apesar do Reino Unido usar mais de um milhão de toneladas de herbicidas e fungicidas todos os anos.

“A terceira reconstrução agrícola é o que estamos a viver hoje”, acrescentou. “Os produtos químicos definem isso – está rodeado de fertilizantes; é definido por tratores grandes e pesados. Mas não é um trabalho demorado para os agricultores e precisamos de algo novo que nos leve ao futuro. “A quarta revolução agrícola, pelo contrário, pode ser determinada por enxames de máquinas pequenas e inteligentes e por um mínimo ou nenhum cultivo.”

Grandes tratores, pulverizadores e colheitadeiras implantados em fazendas em todo o mundo estão compactando os solos e esgotando os nutrientes. Isto é um desafio. A redução do tamanho da maquinaria não só preserva o solo, mas também permite que os trabalhadores cultivem numa escala muito mais granular. Isso significa que plantas e culturas individuais podem ser cuidadas para melhor cuidado. O processo é chamado de agricultura de precisão. No entanto, máquinas mais pequenas e “agricultura de precisão” normalmente significam mais tempo envolvido no processo.

“Estamos deixando de considerar nossos campos para coletar dados e tomar medidas em uma planta específica – cada planta em seu campo”, afirmou Watson-Jones.

É um método defendido há mais de uma década pelo professor Simon Blackmore, da Harper Adams University, em Shropshire, e que levou Watson-Jones e o cofundador Ben Scott-Robinson a lançar a Small Robot Company (SRC) em 2017. Seus robôs Tom , Dick e Harry cuidam individualmente do monitoramento de campo, capina, cultivo e plantio.

Dos três, “Tom” está no estágio mais avançado de desenvolvimento, devendo entrar em serviço comercial este ano. Sua última iteração foi lançada na Future Farming Technology, reivindicando um sistema de câmera dupla que aumenta a capacidade de monitoramento para quatro metros quadrados. De acordo com o SRC, Tom pode cobrir aproximadamente 20 hectares por dia, alimentando dados individuais de plantas para um sistema de inteligência artificial – identificado como Wilma, que ajuda os agricultores a avaliar as informações.

“Os robôs estão automatizando tarefas, mas “Wilma” é o cérebro por trás da operação”, disse Watson-Jones. “Ela é a parte que vai causar a mudança para uma nova forma de agricultura.”

Junto com Tom, a SRC também revelou um serviço comercial para mapeamento de ervas daninhas, uma inovação mundial de acordo com a empresa. Os mapas de calor de ervas daninhas de folhas largas permitem que os agricultores usem os aspersores de forma mais eficaz e moldem melhor as futuras decisões de plantio. Eventualmente, “Dick” também servirá e removerá ervas daninhas de forma autônoma, micropulverizando com base em dados e análises de Tom e Wilma. Harry, o robô agrícola, ainda está em fase de protótipo. Os três trabalharão sob um pacote de serviços onde a empresa cobrará por hectare para distribuir os terrenos. Isto significa que os agricultores não serão obrigados a fazer investimentos iniciais importantes.

A SRC também opera com uma empresa sediada em Warwickshire, chamada Rootwave, que utiliza um braço de metal energizado eletricamente para ferver ervas daninhas por dentro, matando-as da raiz para cima. Tudo faz parte de um plano diretor para a transição do uso em massa de produtos químicos para um uso muito mais direcionado – e, talvez, um dia, usando zero produtos químicos.

O Robot Tom pode cobrir cerca de 20 hectares de terras agrícolas por dia, alimentando dados individuais de plantas para um sistema de inteligência artificial.

Agricultura de precisão
“Reduzir os factores de produção é importante”, disse Jamie Butler, um produtor de lacticínios e de culturas arvenses que participou em experiências com SRC. “Obviamente, para a economia agrícola, mas também é definitivamente o caminho a seguir para o ambiente, para a saúde e gestão do solo. Eu diria que 90 por cento dos produtos químicos e fertilizantes que estamos incorporando (nossos campos) provavelmente não são necessários e poderiam ser significativamente reduzidos com a tecnologia certa.”

Butler concordou com os sentimentos de Watson-Jones sobre os problemas mais extensos da agricultura. Apesar de permanecer um dos primeiros a adotar a tecnologia, ele teve que diversificar a fazenda em Hampshire que opera com seu irmão. A dupla oferece glamping, casas autoarmazenadas e pesca corporativa com mosca para complementar a renda regular das plantações e da pecuária.

“Em alguns aspectos, penso que os rendimentos nas explorações agrícolas são – talvez não tão elevados quanto podem, poderiam durar mais tempo – mas não estou convencido de que os agricultores veriam lucro nisso”, disse ele. “Estaríamos apenas fornecendo um mercado com excesso de oferta. Por que precisamos produzir mais? O que precisamos fazer é produzir com mais eficiência.”

Os mercados do Reino Unido podem actualmente estar sobreabastecidos, com os grandes retalhistas a comprimirem as margens dos agricultores até ao limite. Mas a preservação dos alimentos de amanhã é mais frágil. Estima-se que a população mundial atingirá os 10 mil milhões em 2050, cerca de 2,5 mil milhões a mais do que hoje. Se a agricultura intensiva em produtos químicos e a maquinaria monstruosa continuarem, os solos poderão eventualmente ser empurrados para além do ponto sem retorno. Consolidado com a ameaça adicional que as alterações climáticas representam para a gestão da terra, o status quo tem de mudar.

“Acho que a agricultura de precisão será uma revolução independente, com veículos autônomos e também com testemunho de ervas daninhas”, disse Butler. “No momento, não estamos além, mas se pessoas como a Small Robot Company concretizarem sua visão, iremos estar lá.”

Agricultura autônoma
A SRC não é de forma alguma a única agência no Reino Unido a pesquisar robôs autónomos como uma solução para questões agrícolas. A Universidade Harper Adams tem conduzido um projeto de pesquisa sobre agricultura autônoma, usando motores e colheitadeiras pequenos e adaptados, juntamente com drones e IA.

Conhecido como Hectare Mãos-Livres, o projecto afectou a sua primeira colheita de cereais de Primavera em Setembro de 2017, seguindo-se seis toneladas de trigo de Inverno um ano mais tarde. O projeto continuou por mais três anos, passando de um hectare ideal para 35 hectares em cinco áreas diferentes. Desde então, o projeto foi renomeado como Fazenda mãos-livres.

“São campos que não sofreram nenhuma modificação em relação à agricultura padrão”, disse Jonathan Gill, engenheiro mecatrônico da Harper Adams e um dos líderes do projeto, a uma publicação popular do Reino Unido.

“Temos cinco campos, todos com cabeceiras não retas. O mais desafiador tem postes telegráficos, tem passagem pública no centro, é ondulado, tem quatro tipos de solo diferentes.”

Embora a SRC tenha construído robôs especificamente desde o início, a equipe da Harper Adams adotou uma abordagem diferente, personalizando máquinas atuais e compactas com tecnologia que lhes permite cultivar de forma autônoma. Para a Fazenda Hands-Free, um segundo trator Iseki foi adicionado à frota, juntamente com uma colheitadeira Claas com uma área muito menor do que a colheitadeira anterior. O parceiro da equipe, Precision Decisions, está gerenciando sistemas de controle e planejamento de rotas, com FarmScanAG trabalhando em capacidades autônomas.

“O que estamos observando é o nível dos implementos inteligentes, os implementos e o maquinário que vai para o veículo”, disse Gill. “A nova tecnologia de sistemas de cultivo, a nova tecnologia de fiança e tudo mais.”

Para o hectare original, a equipe descobriu a tecnologia para plantar, cuidar e colher sem qualquer comportamento humano no campo. A Fazenda Mãos-Livres terá uma passagem mais prática, agrônomos e estudantes trabalhando em conjunto com o maquinário autônomo, coletando amostras de solo manualmente e fazendo alguns julgamentos à moda antiga.

“Eu realmente nunca gostaria de ter um agricultor ou agrônomo indo para a terra e tomando decisões, então não vamos fazer isso”, disse Gill. “O que gostaríamos de fazer é fornecer ferramentas adicionais para ajudá-los a fazer isso.

“Ficou muito mais sensato, tem muito mais profissionalismo por trás de todo o projeto para tentar operar algo rotineiramente, em vez de ser apenas um estudo de viabilidade. Não se trata mais de viabilidade, trata-se mais de provar a capacidade da agricultura autônoma.”

Parte dessa prova envolverá a elaboração de uma visão realista da economia e a determinação de onde a autonomia pode potencialmente gerar poupanças. Os dados de todos os veículos relativos a tempos de corrida, distância e consumo de combustível serão coletados e processados. Para dados de colheita, o novo parceiro Pix4dFields se juntou a nós para fornecer um sistema de drone que capturará atualizações regulares acima dos campos.

Gill, ele próprio um especialista em drones, acredita que os UAVs desempenharão um papel crucial na revolução agrícola que se aproxima, e não apenas para monitorização. Ele cita o exemplo da XAG, um fabricante chinês de drones de pulverização de precisão que foram implantados em dois milhões de hectares na China este ano. É uma técnica que atualmente não é permitida no Reino Unido pela Divisão de Regulamentação de Produtos Químicos (CRD), algo que Gill acredita que deve mudar.

“Um drone pode voar a uma altura mais baixa do que uma lança pode operar e fornecer um produto químico com maior precisão do que a maioria dos pulverizadores padrão”, explicou ele. “Um drone pulverizador não tem a mesma precisão que um pulverizador controlado por bico único, mas é o meio-termo, e o preço da tecnologia é muito mais barato e não causa compactação.”

A pulverização com drones também libera a possibilidade de cultivo quando o solo está saturado e os agricultores não conseguem colocar um pulverizador convencional no campo.

“Existem capacidades perfeitas para estes drones operarem e trabalharem nesses ambientes”, afirmou Gill, “mas estamos a ser prejudicados pelo nosso sistema de regulação que nos impede de realmente operar estes veículos”.

Os drones são ideais para controlar grandes culturas, como trigo e milho, mas acompanhar diferentes frutas e vegetais requer tecnologia nas trincheiras. Mamut, produzido por engenheiros da Cambridge Consultants, é um robô compacto de quatro rodas que viaja pelos campos coletando e analisando dados. Usando câmeras estéreo, LIDAR, uma unidade de medição inercial, uma bússola giroscópica, odômetros de roda e IA integrada, ele pode navegar em novos ambientes de forma autônoma, oferecendo uma imagem em tempo real da saúde das culturas no nível do solo.

“Frutas e vegetais – em especial frutas cítricas – você não consegue ver o que está acontecendo antes porque a copa os cobre”, explicou Niall Mottram, chefe de Agritech da Cambridge Consultants. “E não há horas suficientes no dia para as pessoas andarem para cima e para baixo nas fileiras de um pomar ou vinhedo para contar uvas ou maçãs.”

O centro da eficácia do Mamut é sua capacidade de operar independentemente de GPS ou suporte de rádio, bem como sua visão mecânica e IA que analisa dados de colheita sem a necessidade de computação externa.

“Esse tipo de IA completa, onde você não precisa usar muito poder da plataforma de computação em nuvem, já que isso não é prático em um ambiente agrícola, você não tem conectividade em tempo real. Esse tipo de abordagem é fundamental se você estiver trabalhando para ver a IA sair do data center e entrar em campo para gerar algum interesse”, disse Mottram.

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