Un grupo mundial de impresas emergentes de tecnología agrícola está intentando construir un robot cortador de manzanas.
Impulsados por el aumento de los salarios de sus trabajadores, la obligación nueva de pagarles más para horas extras trabajadas y la escasez de mano de obra, al menos 10 empresas o grupos de investigación se encuentran en la senda del desarrollo, a medio camino entre el prototipo y la comercialización. Algunos de ellos están progresando rápidamente, y todos ellos utilizan inteligencia artificial y aprendizaje automático, lo que significa una mejora por cada manzana cortada.
Es solo una cuestión de tiempo antes de que una o varias máquinas estén listas para su uso a escala industrial, dijeron los patrocinadores.
“Creo que será en los próximos dos o tres años, tal vez dentro de cinco años”, dijo Keith Veselka, copropietario de la empresa de administración agrícola NWFM y miembro de la Comisión de Investigación de Frutas de Árbol de Washington (WTFRC), lo cual financia algunos de los esfuerzos. “Es bueno tener a varias personas implicadas en el problema”.
En Washington, los dos líderes actuales son las empresas Fresh Fruit Robotics, que comenzó a realizar pruebas en el estado en el 2019, y el recién llegado al mundo de la manzana advanced.farm.
Advanced.farm ubicado en Davis, California, compró el prototipo de la máquina de la empresa desaparecida Abundant Robotics y la alteró, pero al final la compañía construyó su propio chasis, brazos, efectores finales (cualquier objecto sujetado a la muñeca del brazo robótico que realiza una función) y sistema de visión, dijo Peter Ferguson, director de desarrollo de negocios. Algunas de las piezas de Abundant se donaron a un afortunado equipo de robótica de una escuela secundaria local.
Los fundadores de advanced.farm lograron su primera victoria comercial con sus robots para limpiar paneles solares en el creciente mercado de la energía renovable de California. Cambiando su enfoque a la agricultura, iniciaron una nueva empresa en el año 2018 y cuentan con 16 máquinas de cosecha ahora alquiladas a cinco empresas agrícolas comerciales de fresas. Capacitan a los trabajadores para operarlas, aunque siempre hay un personal de operaciones de la empresa rondando cerca para solucionar problemas.
Eligieron las manzanas como su próximo proyecto debido a las necesidades de la industria por una solución robótica y la voluntad de los productores para modificar las estructuras de sus huertas, dijo Ferguson. La WTFRC ha ayudado a financiar su desarrollo con USD $460,000, siempre que la subvención se prolongue durante el plan de tres años. La empresa realizó ensayos comerciales con diversas variedades este año en la Cuenca del Columbia Basin y alcanzó un punto más alto de recolección de 1,000 manzanas por hora.
La empresa israelí Fresh Fruit Robotics, conocido también como FFRobotics, es la más antigua del grupo. Fundada en el 2014, esta compañía tiene una máquina ubicada en Washington, donde ha hecho pruebas comerciales durante los últimos años. En el 2022, cortó manzanas de las variedades Fuji, la WA 38 y la Gala a escala limitada en una huerta del Columbia Basin bajo un contrato de cosecha por encargo de Stemilt Growers.
Cada variedad requiere ajustes de software, dijo Avi Kahani, director general y cofundador. Por ejemplo, la variedad WA 38 necesita delicadeza para evitar dañar los retoños, al igual al problema que existe también para los trabajadores que cortan la manzana a mano. La variedad Gala tolera más agresividad, pero la Honeycrisp se magulla con facilidad.
Para ayudar a resolver estos problemas, recientemente FFRobotics añadió una muñeca flexible en el extremo de cada uno de los 12 brazos telescópicos de la cosechadora, para que las pinzas de tres dedos se ajusten de forma más centrada alrededor de cada manzana.
La empresa afirma que su eficacia en el corte de la fruta es de ocho a diez veces superior a la de un ser humano.
Con el tiempo, FFRobotics pretende utilizar la misma máquina con efectores finales diferentes, para el raleo (desquate), la poda y la polinización. Los investigadores de la Universidad Estatal de Washington (WSU), que han estado trabajando en una podadora robótica, también asesoran sobre esos temas, dijo Kahani.
El paisaje
Otras cosechadoras robóticas proceden de equipos universitarios y empresas privadas tales como Ripe Robotics de Australia, Aigritec de Italia, Milano Technical Group de California y muchas más. La mayoría giran en torno a brazos robóticos -aunque con distintos métodos de agarre- guiados por un sistema de visión por computadora.
Los fundadores tienen distintos antecedentes en la agricultura y la horticultura. Kahani dirigió una huerta en los años 80 en Israel y lleva varios años trabajando en Washington. Advanced.farm tiene experiencia en fresas y durante la temporada de la cosecha de manzanas del 2021 se dedicó a observar y hacer preguntas, pero también a probar dispositivos de agarre de vez en cuando. Hunter Jay, director general de Ripe Robotics, incluso se instaló en un alojamiento para trabajadores de una huerta australiana. Los esfuerzos universitarios cuentan con investigadores frutícolas que conocen bien a sus cultivadores. El negocio Aigritec se encuentra cerca de una estación de investigación hortícola en la provincia italiana de Tirol del Sur, donde crece alrededor del 10 por ciento de las manzanas de Europa en una zona geográfica compacta.
Algunos de los sitios web de las empresas privadas presentan llamativos vídeos promocionales para conseguir ventas, pero la mayoría de las empresas prefieren ver un modelo de negocio que ofrece servicios o alquila máquinas, al menos al principio. Aunque los agricultores están ansiosos por tener cosechadoras robotizadas, no querrán o no podrán gastar cientos de miles de dólares en máquinas complejas y no probadas.
“En este momento, hasta que esté probado y todo el mundo esté satisfecho con el resultado, será un servicio”, afirma Kahani, de FFRobotics, que hasta hace dos años se dedicaba a la venta individual. “Esto facilitará la penetración del mercado por un lado y reducirá la carga de vender una máquina muy cara que nadie conoce”.
En lo general, los efectores finales se han dividido en dos categorías: una ventosa accionada por vacío o unas puntas que agarran las manzanas como si fueran dedos. El intento de Abundant de succionar las manzanas robóticamente a través de un tubo se quedó atrás, aunque una plataforma de ayuda a la cosecha que están desarrollando socios de Washington y Michigan sigue utilizando mangueras de vacío.
Tevel Aerobotics, otra empresa israelí, es un caso atípico ya que utiliza drones con brazos de agarre atados a un chasis rodante que sujeta el contenedor (bin). La empresa se negó a conceder entrevistas a Good Fruit Grower.
“Estamos apenas empezando a trabajar en la zona, y es demasiado pronto para que nos visiten los medios de comunicación”, dijo como excusa Ittai Marom, director general.
Tevel realizó una demostración comercial para algunos cultivadores de Washington que forman parte de la WTFRC en el otoño del año pasado cerca de Moxee, aunque la comisión no financia el trabajo de esta empresa.
Milano Technical está respaldada por la WTFRC y se ha estado comunicando con representantes de la comisión, aunque aparte de correos electrónicos introductorios, los funcionarios de la empresa no respondieron a los intentos de entrevista de Good Fruit Grower.
La WTFRC también apoya actualmente a advanced.farm y a WSU, y en el pasado ha financiado a FFRobotics.
Las cenizas de Abundant
El impulso actual desmiente el manto que cubrió las esperanzas de la industria robótica debido a la liquidación de Abundant Robotics en el año 2021. La empresa de Silicon Valley, fuertemente respaldada por capital riesgo y la WTFRC, parecía ser la favorita para la plena comercialización y contaba con varios años de investigaciones a nivel industrial en Washington. Varios directivos de empresas frutícolas del Noroeste también tenían dinero invertido en la empresa.
“Todos nos quedamos boquiabiertos”, dijo Jeff Cleveringa, jefe de investigación y desarrollo de Starr Ranch Growers y miembro de la WTFRC.
Pero ese fracaso abonó el terreno, dijo Cleveringa. Tanto los cultivadores como los que siguen en el mundo de la robótica y los recién llegados aprendieron mucho. Por ejemplo, el sistema de control de los contenedores (bines) conocido en muchas plataformas de huertas parece funcionar mejor, y también la ingeniería y el aprendizaje automático han mejorado. Además, los productores modificaron las técnicas hortícolas para que las manzanas sean accesibles y más visibles para los sistemas de visión automática por ordenador. La oclusión -fruta parcialmente ocultada por las ramas y hojas- sigue siendo uno de los mayores obstáculos técnicos.
“Aunque fue malo para ellos (Abundant), realmente hizo avanzar a la industria”, dijo Cleveringa.
Dos centavos por corte
La mayoría de las empresas de robótica se mostraron reticentes a la hora de responder a la pregunta de a qué velocidad pueden cortar y a qué ritmo lo hacen. Incluso se negaron a compartir sus objetivos de eficiencia. De hecho, la propia industria frutícola no sabe qué esperar.
Intentamos no insistir que las maquinas trabajen a una velocidad concreta, dijo Cleveringa.
Como referencia, la WTFRC espera un costo de 2 centavos por corte, dijo Cleveringa. En la actualidad, eso es lo que cuesta cortar a mano cada manzana de variedad Honeycrisp, aunque subirá en el futuro. Todas las demás medidas dependerán del tamaño de la impresa agrícola, del ritmo de la máquina y de cuántas máquinas esté dispuesto a contratar el productor.
A pesar de sus prisas, la mayoría de los desarrolladores no consideran que el campo de las actividades y operaciones de la cosecha robotizada sea una carrera, realmente. Hay espacio para múltiples actores del mismo modo que la agricultura tiene espacio para múltiples marcas de tractores.
En todo caso, se trata de una carrera contra el tiempo no de unos contra otros, para garantizar la seguridad alimenticia de una población en crecimiento, afirma Veselka, de la WTFRC. La mano de obra no se dará abasto. “El reloj está en marcha”, dijo.
A los investigadores les gusta ser los primeros y estar a la vanguardia, dijo Renfu Lu, investigador principal del Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA) y del proyecto de cosecha robótica de la Universidad Estatal de Michigan. Pero todos aprenden de los demás, y el producto final puede acabar empalmando ideas, permitiendo los derechos de propiedad intelectual, por supuesto. “No es tan sencillo como: Si tú ganas, yo pierdo”, dijo.
El primero que alcance la plena comercialización cosechará algunas recompensas, pero, desde el punto de vista geográfico, una sola empresa no podría crecer lo bastante rápido como para llegar al mundo entero antes de que otras comercialicen también, dijo Elia Bruni, cofundador y director general de Aigritec en Italia. Además, las empresas tendrán que comprobar los datos, costos y velocidades con mucho cuidado antes de que nadie adopte nada.
Bruni describe el mercado de la robótica como un juego más que como una carrera. Es competitivo, pero se emociona cuando otras empresas avanzan.
“Es divertido”, afirma. “Al final, creo que debe ser divertido”.
—por Ross Courtney
He aquí un mapa del desarrollo de robots recolectores de manzanas en todo el mundo:
1. Universidad Estatal de Washington (WSU) — Pullman, Washington
Con una subvención de un año de USD $180,000 concedida por la Comisión de Investigación de Árboles Frutales de Washington (WTFRC) el profesor Ming Luo y su equipo intentan construir un cortador robótico considerado blando, capaz de recolectar una manzana cada dos segundos con brazos que cuesten menos de USD $2,000 cada uno y sean lo bastante seguros para que los humanos puedan trabajar con ellos muy de cerca. Utiliza un efector final de goma blanda que pesa no más que una media libra. Llevar las manzanas a un contenedor (bin) no forma parte de la investigación. De momento, el trabajo se limita al laboratorio.
2. El Servicio de Investigación Agrícola (ARS) del USDA y la Universidad Estatal de Michigan (MSU) — East Lansing, Michigan
Científicos de la MSU y del USDA se han unido para desarrollar una cosechadora que utiliza un efector final de ventosa diseñado a medida y guiado por un sistema de visión automática patentado. Financiados por asignaciones federales hasta ahora, los desarrolladores han probado la máquina en la huerta de investigación de la MSU y aspiran a realizar investigaciones comerciales en Michigan este año, con planes para llevar la máquina a Washington en el 2024, así como juntarla con una máquina de clasificación ubicada en la huerta y desarrollada separadamente por el ARS. La universidad y el gobierno juntos compartirían los derechos de propiedad intelectual; ya han solicitado una patente.
3. Universidad e Investigación de Wageningen, y otros — Wageningen, Los Países Bajos
Un grupo de instituciones de investigación y empresas tecnológicas emergentes holandesas han unido sus fuerzas para desarrollar un brazo de recolección robotizado, que se utilizará con una plataforma para huertas conocida y fabricada por Munckhof Fruit Tech Innovators. También trabajan en crear un robot multifuncional que cortará, entre otras tareas. Los esfuerzos realizados hasta ahora incorporan un efector final de ventosa.
4. Aigritec — Bolzano, Italia
El prototipo final de esta empresa utiliza cuatro efectores terminales acolchados de tres dedos para recolectar (pizcar) y depositar la fruta en cintas transportadoras verticales y horizontales. La versión comercial tendrá ocho efectores finales. Esta empresa emergente ha colaborado con un fabricante de plataformas europeo para propulsar el robot y manejar los bines. Aigritec tiene previsto iniciar las investigaciones comerciales este año y ya ha firmado algunos contratos. Los ingenieros también están diseñando el robot para pulverizar y ralear (hacer el desquate) con precisión. Aproximadamente 500,000 euros de la financiación del proyecto proceden de la provincia de Tirol del Sur y de agROBOfood, un consorcio de financiación de tecnología agrícola de la Unión Europea.
5. Organización Nacional de Investigación Agraria y Alimentaria (NARO) — Tsukuba, Ibaraki, Japón
Conocida como NARO, esta organización se ha asociado tanto con una universidad como un fabricante de piezas de automóvil para desarrollar un cortador robótico de manzanas y peras que utiliza efectores finales de pinza, según su sitio web. El prototipo tiene dos brazos que colocan las manzanas en un bin transportado por un vehículo terrestre no tripulado y corta a un ritmo de unos 11 segundos por manzana.
6. Ripe Robotics — Ardmona, Victoria, Australia
Esta empresa tiene un cortador robotizado llamando Eva que utiliza un efector final de ventosa para cortar y colocar manzanas en cintas transportadoras que llevan la fruta a un bin. Los inventores han realizado investigaciones comerciales con manzanas y también algunos experimentos con duraznos y ciruelas. La empresa programó más investigaciones en enero de este año en Australia y tiene previsto visitar Washington para la cosecha de manzanas del año 2024. La financiación asciende a 1.2 millones de dólares australianos, con la mitad aportada por el gobierno federal y la mitad por empresas privadas, aproximadamente.
7. Universidad de Monash — Clayton, Victoria, Australia
El profesor Chao Chen dirige la investigación sobre cosechadoras robóticas de manzanas denominadas Monash Apple Retrieving System o MARS (Sistema de recuperación de manzanas Monash), según el sitio web del Laboratorio de Detección y Análisis del Movimiento de la universidad. Los investigadores están experimentando con el uso de imágenes infra rojas mediante laser (lidar) como parte del proceso de detección de la fruta y el uso de una combinación de ventosa y pinza para el efector final.
8. Tevel Aerobotics — Gedera, Israel
Esta empresa utiliza drones voladores atados a un chasis con ruedas para cortar la fruta. El efector final es una pinza con dedos.
9. Fresh Fruit Robotics — Netanya, Israel
Esta empresa tiene la trayectoria más larga. Para convencer a los productores de manzanas, el equipo es ahora semi-comercial y utiliza una de sus máquinas en huertas de Washington y otra en Israel. La máquina utiliza 12 efectores finales de dedos flexibles que agarran, retuercen y cortan la fruta para luego depositarla en cintas transportadoras que la llevan a un depósito que luego la pasa al bin. El fabricante de equipos Automated Ag Systems de Moses Lake, Washington, construyó el chasis y la maquinaria del manejo de los bines. La financiación procede de la Autoridad de Innovación de Israel y del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea. La WTFRC ha contribuido en el pasado.
10. Milano Technical Group — Merced, California
Milano está trabajando en un efector final y un sistema transportador y está previsto que reciba USD $245,000 de la WTFRC a lo largo de dos años. Los ingenieros de esta empresa prevén ocho efectores finales que rodeen, agarren y retuerzan cada manzana, según la propuesta de investigación. A continuación, la gravedad llevará la manzana por el interior acolchado de unos brazos telescópicos montados en un muro de transporte de 12 pies de altura con cintas transportadoras que llevan las manzanas a una ubicación central. El robot tendría que montarse en una plataforma ya existente.
11. Advanced.farm — Davis, California
Advanced.farm lleva más de cuatro años recolectando fresas de forma automatizada con fines comerciales e inició pruebas con manzanas de Washington en el 2022. La máquina utiliza seis efectores articulados con ventosas blandas que depositan las manzanas en un sistema transportador que lleva la fruta a un llenador de bines. La financiación procede de las dos compañías Yamaha y Kubota y también otras empresas de capital riesgo. Si el proyecto sigue financiado en su totalidad, WTFRC aportará USD $460,000 adicionales a lo largo de tres años.
Este artículo ha sido traducido por Jean Dibble y revisado por Jutsely Rivera. Puede ponerse en contacto con Jean en jean@goodfruit.com.
