Automatizacion agroindustrial robótica en la ganadería
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Automatizacion agroindustrial robótica en la ganadería Automatizacion agroindustrial robótica en la ganadería Document Transcript

  • Robótica en la ganadería Matias Collar Narocki, Jose Fernández Pardo, Julio César Pea Universidad Politécnica de Madrid, Departamento de Automatica, Ingeniería electrónica e Informática Industrial (*) Abstract — Este paper describe las aplicaciones de la semiautomática de grúa y cargador sean posibles, junto a larobótica en el campo de la ganadería. conducción de la máquina. La mayoría de los bosques en elLas implicaciones de estas aplicaciones son vastas; hemisferio norte son bosques naturales para este propósito.básicamente, los robots de servicios incrementan la seguridad, Particularmente en los países nórdicos, existe unaconfiabilidad y pueden realizar tareas en situaciones de peligro.No les afecta el confort y su entorno y no se cansan. Estas silvicultura eficiente, la ciencia, arte, y práctica del cuidadoventajas permite a los robots trabajar en diferentes áreas, de bosques para la explotación humana. Los troncos de losdesde cortes de carnes hasta ordeño y desde la alimentación de árboles se reducen antes de cortarlos y los árboles decerdos al esquilado de ovejas. reemplazo son plantados o sembrados.A pesar de que la robótica está realizando grandes avances eneste campo, todavía es una fuente de proyectos de aplicaciones , II. INTERÉS E IMPORTANCIAalgunos con suficiente demanda para requerir el desarrollo denuevas técnicas teóricas. Quizás el mayor impacto en la agricultura ha sido a través de que los granjeros se han dado cuenta del poder de las Palabras clave: inspección de ganado, animales robot, robot computadoras. La computación móvil puede medir elde ordeño, esquilado de oveja, matadero, vacunación en masa, rendimiento durante la cosecha, relacionándolo con lacercas virtuales, robot de alimentación. precisión del mapa del campo. Tareas que han sido razonablemente mecanizadas pueden ahora ser sincronizadas I. INTRODUCCIÓN y automatizadas.L as fronteras de las actividades basadas en animales se pueden extender más allá del ordeño y esquilado amataderos y cortes de carne, al principio de una larga cadena El sistema de posicionamiento global por satélite ha sido adaptado para las operaciones mapeo y navegación. Las técnicas genéricas de comunicación vía radio utilizade operaciones para obtener comida procesada en las protocolos compatibles con la tecnología móvil o sistemasestanterías de los supermercados. de red como Zigbee [1]. Estos sistemas permiten el La robótica hizo su primera aparición real en la industria monitoreo de puertas, ganado, o equipo y el llenadomanufacturera con la adopción del nombre robot para el automático de pozos de agua. Pueden de la misma formamanipulador serial. Aquí manipulación y su cinemática contribuir a la gestión de flotas y transferencia deformaban el núcleo del arte, mas tarde conociéndose como información en una situación de silvicultura. Otra tecnologíaautomatización inteligente. Cuando la esencia de la robótica de radio en la forma de transponders puede ver cada animalse aplica a la industria ganadera, sin embargo, el énfasis identificándolo para actividades de seguimiento y ordeñodebe situarse mucho más en el sensado que en la desde el campo a las máquinas de ordeño.manipulación. Mucha de la maquinaria agrícola ha utilizado potencia Cuando un tractor es conducido automáticamente o una hidráulica, pero la adopción de válvulas controladaspuerta se cierra porque un cerdo salvaje ha sido reconocido, digitalmente abre el camino para la conducción automática yla respuesta a la pregunta "Es esto robótica? " no es tan otras operaciones.clara. Obviando dichas aplicaciones, sin embargo, muchos Con el poder de la computación es posible analizarde los avances en la automatización de la agricultura no se imágenes provenientes de cámaras, que tienen un preciohubieran conseguido. cada vez más reducido. La visión artificial permite muchas La silvicultura trata de "cosechar" madera. Las máquinas operaciones, pero ahora extiende sus aplicaciones al guiadopara silvicultura están hoy mayoritariamente controladas por y reconocimiento de animales para permitir o denegar elhombres, con la ayuda de sistemas de control distribuido acceso a puntos de agua.CAN, pero estas máquinas serán más autónomas y Es poco probable que se permita conducir de formarobotizadas en el futuro. Las máquinas tendrán sistemas de automática tractores grande debido a las repercusionespercepción, que realizará un mapeo de los árboles y legales, pero el día en el que equipos cooperativos delocalizará la máquina. La información sobre el estado pequeños robots agrícolas se vean en los campos está cadabosque podrá ser recolectada de manera que la operación vez más cerca [2].(*) Este artículo ha sido desarrollado como parte de la asignatura Robots de Servicio del Master en Automática y Robótica de la Universidad Politécnica de Madrid
  • III. CLASIFICACIÓN DE ACTIVIDADES Estos identificadores se leen en las puertas de la caja deLas actividades desarrolladas por la robótica en el campo de ordeño para determinar el status de la vaca.la ganadería se pueden clasificar según el sector de Dispositivos laser, ultrasónicos o de visión se utilizan paraaplicación como alimentación de animales, manufactura de localizar las ubres de la vaca. Esto permite a la computadoraproductos de origen ganadero, clasificación de animales. dirigir el movimiento del brazo manipulador así prepara la Mientras que en algunos sectores como el de ordeño vaca y sujeta las ubres.robotizado o la producción de carne porcina están Sensores de flujo miden el caudal de la línea de leche deampliamente explotados y en un punto de desarrollo alto, cada ubre. Estos sensores funcionan de manera similar aotros sectores todavía sufren de un lento avance y difusión cualquier desacoplador automático. La computadora utilizatal como los animales robots para arrear manadas de ovejas la información de los sensores para determinar si existe flujoy patos. de leche proveniente de la ubre. Si la leche no fluye en un Otras aplicaciones de desarrollo no han tenido éxito y han determinado tiempo desde el enganche de la ubre elquedado en el olvido como el esquilado de ovejas donde se manipulador se redirige para volver a sujetar la ubre.invirtió una gran cantidad de recursos para desarrollar un Mientras la vaca se ordeña y el flujo de leche disminuye, larobot capaz de esquilar ovejas en la extensa Australia donde computadora utiliza esta información para apagar el vaciadohay casi 90 millones de ejemplares este animal. de ordeño y retirar las copas de las ubres. La cantidad de Una interesante aplicación es la vacunación automática de leche obtenida es almacenada para cada vaca ordeñada.animales que promete velocidad, precisión y procedimientos Una variedad de sensores se utilizan para determinar laautomáticos para reducir costes, pudiéndose extender esta calidad de la leche. Conductividad, color y temperatura sonaplicación a la medicación y esterilización automatizada. tres características presentes que se miden. Esta información se utiliza para determinar si la leche ordeñada debe enviarse IV. ESTADO DEL ARTE al tanque de almacenamiento o descartada. La informaciónRobot de ordeño también puede reportarse al operario si existen indicacionesAunque las cosas han avanzado mucho desde el ordeño de mastitis u otro problema de salud de la vaca. Esta área delmanual, el ordeño automático todavía requiere muchas sistema de ordeño es probablemente el menos desarrollado yoperaciones. La vaca debe ser identificada, trasladada a la está cambiando rápidamente.estación de ordeño y sujetada, entonces la ubre debe ser Los sistemas de enfriamiento y almacenamiento utilizadosinspeccionada y preparada para luego colocar las copas de con sistemas de ordeño automático tienen algunos requisitosordeño. La leche debe ser evaluada para garantizar su únicos. El sistema de almacenamiento debe ser capaz decalidad y seguridad para luego ser añadida al tanque general recibir leche en cualquier momento, ya que las vacas puedende conservación, una vez finalizado el ordeño retirar las acceder al sistema de ordeño a lo largo de todo el día. Paracopas, y finalmente tratar la ubre con antibióticos después facilitar la recogida de leche y posterior limpieza de losdel ordeño. depósitos es necesario disponer de un segundo tanque libre. Según una evaluación [3] había más de 400 robots de El enfriamiento temprano de pequeñas cantidades de lecheordeño en funcionamiento en 1999, cada uno capaz de también es necesario, ya que tomaría mucho para un tanqueatender entre 40-70 vacas para la ejecución de estas grande acumular suficiente leche para cubrir las placas deoperaciones. Ahora es la vaca la que tiene la responsabilidad enfriamiento y obtener una correcta refrigeración. Por lode determinar el momento de su ordeño. La visita a la tanto, el depósito auxiliar que se utiliza durante laestación de ordeño es recompensada con el grano de recolección de leche es normalmente un tanque pequeño quealimentación, pero la formación es necesaria para establecer permite el enfriamiento rápido de pequeñas cantidades deuna rutina. leche. Cuando el tanque pequeño tiene suficiente leche para El poder computacional es esencial para operar sistemas permitirle al tanque grande una adecuada refrigeración, lade ordeño automatizado. La computadora controla el leche es transferida al tanque principal. Bancos de hielo yfuncionamiento de varios partes del sistema y alerta al enfriamiento de tuberías son otros métodos para la adecuadaoperario de eventos inusuales. También evalúa los datos refrigeración.recolectados por los diferentes sensores, utiliza información La limpieza y enjuague de las copas de ordeño y de lasde los sensores, y almacena la información referente a cada mangueras, el receptor de vidrio, tuberías de transferencia deacá y su proceso de ordeño. la leche y los tanques de almacenamiento es obligatoria. Por Una computadora situada en el lugar de ordeño es crucial lo general, las copas de ordeño y las mangueras se lavanpara el buen funcionamiento. Esta computadora está siempre después del ordeño de cada vaca. Si la vaca fuenormalmente conectada a un servidor de gestión que ordeñada debido a algún tratamiento, todo el sistema quecontiene los historiales de varios períodos. Cualquier entró en contacto esta leche deberán ser limpiado (receptorcomputadora puede utilizarse para dar órdenes a cualquier de vidrio, tubos de leche y copas de ordeño). Si ningunaunidad de ordeño automático y observar la información de vaca ha visitado la unidad durante un determinado tiempo, lalas vacas recolectada por el robot leche que ha permanecido en la línea de transferencia se Todas las vacas deben tener un identificador electrónico. desecha y se limpia la línea. En momentos determinados(*) Este artículo ha sido desarrollado como parte de la asignatura Robots de Servicio del Master en Automática y Robótica de la Universidad Politécnica de Madrid
  • (dos o tres veces al día) todo el sistema es lavado en el que las piernas de las ovejas son esposadas,completamente. presentando la oveja en diversas posiciones para la Los tanques de almacenamiento se lavan después de que conveniencia de los esquiladores que ahora pueden realizarla leche se extrae de ellos. Cuando se utilizan dos tanques su tarea de pie en lugar de cuclillas, cada uno especializadointerconectados, es necesario asegurar el correcto en una parte diferente de la piel.funcionamiento de las válvulas automáticas para asegurar el ShearExpress también aborda el problema de que lascorrecto flujo de la solución de limpieza. Se trata de un área ovejas y la tecnología converjan en una ubicación física, enque recibe mucha atención de los fabricantes y reguladores forma de un cobertizo móvil completo de esquila. Aun así,de la calidad de la leche. su futuro también está en cuestión. También ha habido considerables beneficios estratégicos producto de la investigación. Los esquiladores han moderado sus demandas de pago y las relaciones industriales ya que se demostró la tecnología en funcionamiento. El progreso de estos proyectos como este, se ha visto obstaculizada por la incapacidad de la industria para reunir el capital suficiente de inversión, dejándolo en manos de inversores externos. Figura 1 - Robot de ordeñoEsquilado de ovejasSin duda, uno de los aspectos más espectaculares de larobótica de investigación para la ganadería fue el sistema deesquila robótico desarrollado por la Universidad de AustraliaOccidental, Shear Magic [4]. Se desarrolló un robotarticulado hidráulico para permitir a las cuchillas sermanipuladas en una emulación de las trayectorias que son Figure 2 - Shear Magicacciones de un esquilador. Innovadores sensores capacitivospermitieron que las cuchillas pasaran de forma exacta y en Mataderoparalelo con la piel del animal, de modo que las mellas y Los delegados a una conferencia de robótica de Brisbane encortes se podrían reducir por debajo del nivel que un 1993 fueron llevados en una visita para ver un sistemaesquilador podría imponer. robótico instalado en el matadero de Kilcoy. Ellos fueron Sin embargo, después de invertir millones de dólares en el capaces de comparar el sistema manual, en el que cadaprototipo, el proyecto se suspendió. En una industria en la animal es aturdido y luego levantado por una grúa paraque la velocidad es primordial, el hecho de que el sistema luego poder cortar su garganta, en contra posición delrobótico podía obtener las velocidades y la rentabilidad sistema Fututech en el que el proceso de aturdimiento ynecesarias quedó sin apoyo. desangrado se encuentra automatizado. La misma suerte corrió el sistemas de sujeción anunciado El impacto emocional fue sorprendente, mucho más queen 1985 [5]. Este fue desarrollado para formar parte del los factores económicos. El animal muerto fue volcado en unsistema automático de esquilado de ovejas elaborado por soporte móvil, en el que podría ser despiezado porMerino Wool Harvesting Pty y que quedó sin financiación carniceros humanos. Existían islas automatizadas, como laen 1993. estación de despellejado y corte donde se divide de forma Sin embargo, han sido lecciones valiosas de spin-off. Un exacta el cuerpo del animal bajo control de sensores. Sinaspecto que hace difícil la esquila es la necesidad de manejar embargo, la automatización se hizo complicada por elmanualmente las ovejas. El robot exigió que la oveja se control centralizado, lo que requiere un amplio cableadopresentara de manera estructurada utilizando una plataforma para el control y la cabina computarizada. El verdaderode carga y manipulación de ovejas (SLAMP según siglas en ahorro en mano de obra era escaso, igualmente eraninglés) producto de la investigación universitaria que necesarios 30 carniceros para la división de las piezas deseguramente promovieron conceptos innovadores para el carne.desarrollo del sistema ShearExpress [6,7]. Este es un sistema Poco después, el proyecto fue cancelado. En Hansard el 7(*) Este artículo ha sido desarrollado como parte de la asignatura Robots de Servicio del Master en Automática y Robótica de la Universidad Politécnica de Madrid View slide
  • de Mayo en 1996 [7] se informó que el senador OChee dijo, cerdo se mueven sobre los rieles hacia una zona intermedia,"Lo que aparentaba ser la prueba, mostró que el proceso no que permite el corte manual final, que se realizará más tarde,funcionaba. La idea de que estos animales serían matados de para procesar grandes cantidades en un solo lote, y con unforma automática no estaba ocurriendo. Dijo, que ha visto itinerario más flexible.que el costo se incremento de golpe de 2,2 millones dedólares australianos, que fue el costo estimado de Kilcoycomo parte del programa Fututech, a 20 millones de dólaressolo esa parte. Eso equivale a la mitad de los 40 millones dedólares que se gastó en relación con Fututech." Tal vez algunos de los problemas residen en presupuestosexageradamente optimistas y en la elección del animal alcarnicero. En Dinamarca, un matadero automatizado decerdos afirma una capacidad de producción de 78.000 cerdospor semana [8]. Sectores automatizados manejan eldestripado y posterior división utilizando métodos similaresa los de Fututech. Esta parte de la planta DanishCrownHorsens fue diseñada por SFK Meat Systems a un costo deunos 20 millones de dólares [9]. La producción se inició afinales de 2004. Para optimizar el pre-cortado de los laterales del cerdo,que pesan entre 70 y 120 kg cada uno, el robot utiliza uncortador circular y puede "ver" por medio de un sistema Figura 3 - Robot en mataderoreconocimiento de imagen. El robot comienza con un cortecurvo a lo largo del contorno de la columna, también Inspección de ganadollamado corte curvo del lomo. A continuación se realizan Al igual que ocurre con la producción y selección, lados cortes horizontales, uno sobre el hombro y el otro en la clasificación de animales no aptos es cada vez más común.pata en el cual el robot cambia el ángulo del cortador En la avicultura [10] es una aplicación donde los avances encircular de 15º a 20º. Las rutas del corte se programan sensores de imagen y filtros para determinados espectros semediante el controlador del robot como puntos y líneas y combinan para proporcionar la detección automática deseleccionadas o descartadas mediante la ayuda del sistema enfermedades y contaminantes en una línea de cría de avesde visión. de corral. Los laterales del cerdo, después de colgados durante una Una aplicación que involucra reconocimiento individualnoche en una cámara frigorífica, se trasladan delante del de animales de producción se encuentra en pleno usorobot mediante un sistema de rieles. Esto significa que el comercial por Big Dutchman [11]. En este caso, los cerdosrobot puede operar continuamente trabajando en ambos están marcados con la etiqueta única de identificación porlados, permitiendo reducir los tiempos. Los dos rieles están radiofrecuencia (RFID) como etiquetas en las orejas.equipados con sistemas de reconocimiento de imagen Cuando cada animal entra en una bahía de la alimentación,incluyendo dos cámaras, por lo que el controlador del robot la etiqueta se lee y se entrega una ración de alimentos. Estono tiene que esperar para la evaluación de un sólo sistema de permite individualizar la dieta y la medicación para mejorarvisión. Antes de esto, sin embargo, un dispositivo mecánico la relación coste/beneficio de los productores de carne deverifica si los laterales del cerdo que están colgando en los cerdo.ganchos individuales tienen la parte abierta mirando hacia Otro método nuevo de identificación y control delas cámaras. Si no es este el caso, el gancho rota animales está siendo desarrollando por Southernautomáticamente. Los laterales del cerdo se detienen en la Queens-land [12]. Utilizando visión por computador, cadaposición de procesamiento, donde están localizados uno de los animales a lo largo una línea hacia los bebederosmecánicamente por brazos laterales. Además, un plato de de agua se clasifican a nivel de especie. Posteriormente unalocalización equipado con ventosas de succión se mueve puerta automatizada permite o deniega el acceso al bebederohacia arriba al lateral del cerdo desde atrás. El sistema de de agua. La misma tecnología puede utilizarse de manerareconocimiento de imagen mide cuatro puntos en el lomo, la remota en la clasificación de animales de producción basadaposición de hueso de la cadera, y dos puntos en la pata. Las en una puntuación de varias características diferentes defijaciones de localización se mantienen en posición durante cada animal.la medición y el corte. Solamente un sostén del cuello semueve mientras el sistema de visión funciona, o si el Animales robotcortador circular está demasiado cerca suyo durante el corte El robot Sheepdog [13] fue inicialmente desarrollado paracurvo. Las fijaciones de localización se liberan en cuanto el arrear patos, con la expectativa de que podría aplicarse de lacontrolador del robot termina su tarea. Los laterales del misma manera para arrear ovejas. El robot se controla desde una computadora utilizando una cámara fija de televisión(*) Este artículo ha sido desarrollado como parte de la asignatura Robots de Servicio del Master en Automática y Robótica de la Universidad Politécnica de Madrid View slide
  • para localizar la bandada de patos y el robot físico. El • Ideal para vacunación masiva y rápida en epidemiascomportamiento del pato fue modelado y realimentado al • Aplicable para vacunación automática de maneracontrol de posición del robot para arrear los animales desde económica en grandes granjas o a gran escalaun sitio a otro. En el campo se pueden encontrar deportes como cutting • Puede modificarse para animales más grandes comocontests y camp drafting. En ambos se utiliza un caballo, vacas, chivos y cabras para esterilización automatizada,donde se requiere una pequeña bestia que debe moverse de vacunación o medicaciónforma relativa al movimiento del caballo. De hecho el • Provee una cuarentena completa y puede prevenircaballo debe tomar varias de las decisiones. Debe ser serios riesgos de salud a los trabajadoresentrenado para reaccionar adecuadamente a las acciones dela bestia, requiriendo horas de interacción con un novillo. • Elimina la transmisión de enfermedades virales al La bestia es propensa a perder la paciencia de manera evitar la directa exposición humana a la sangrerápida y simplemente alejarse del caballo, entoncesdesarrolló Robocow como una ayuda de entrenamiento [14].Como se observa en la siguiente figura, el cuerpo de novillose monta en un triciclo que puede rotar sobre un punto oacelerar rápidamente en suelo pedregoso. Originalmente fueprogramado para moverse según un patrón elegido, existe unnuevo proyecto para añadir inteligencia bovina parapermitirle reaccionar directamente al movimiento delcaballo. Figura 5 - Sistema de vacunación Crianza de cerdos Hoy en día miles de Robots Pellon alimentan animales en Figura 4 - Robocow con caballo y jinete distintas granjas en diecisiete países alrededor del mundo. El gran éxito de los robots de alimentación lo describen susVacunación y muestreo de sangre usuarios, quienes valoran la confiabilidad en las condicionesEn este proyecto, la idea de automatización básicamente de demanda.incluye el concepto de automatización biomédica que La entrega precisa y funciones múltiples de laimplica el diseño e implementación de un sistema robotizado computadora del Robot Pig Pellon ofrecen una alimentaciónque puede utilizarse para vacunación automática tanto de eficiente en miles de zonas diferentes.humanos como de animales. Después de realizar una El robot de alimentación que se mueve sobre rielespequeña modificación en la adaptación este sistema también permite una alimentación individual óptima alimentando depuede utilizarse para examinar muestras de sangre de forma acuerdo a los diagramas para cada estado de crecimiento. Elautomática para eliminar el riesgo de una exposición directa robot ofrece diferentes técnicas de entrega de alimento quedel operario a la sangre del paciente no está disponibles con otros sistemas. El robot es una máquina de cinco ejes, tres cartesianos y La alimentación lactancia ofrece distintas alimentacionesdos auxiliares para el movimiento del actuador. El automáticas:movimiento en cada uno de los ejes se controla con un • Mezcla de alimentación individual para cada cerdapequeño motor paso a paso. La estructura del sistema esmayoritariamente de aluminio y contiene partes de acero • Posibilidad de entrega de alimento a los cochinillosinoxidable y embalaje de madera y nylon. En este estado de La alimentación de cerdas embarazadas permite pequeñosexperimentación la mayoría de las partes se obtienen a partir cambios durante un determinado período desde la etapa dede maquinaria utilizada y chatarra. lactancia hasta alimentación seca. La cerda no notará el Algunas aplicaciones son:(*) Este artículo ha sido desarrollado como parte de la asignatura Robots de Servicio del Master en Automática y Robótica de la Universidad Politécnica de Madrid
  • cambio. El FlexPicker IRB de ABB puede llevar hasta 150 tomas La alimentación dorada permite que la distribución móvil por minuto y utiliza un sistema de visión Cognex quedel Pig Robot entregue una cantidad de alimento sobre una observa la cinta transportadora y lee la posición ydistancia dada durante la conducción y cambios automáticos orientación de las rebanadas de carne.de cambios de alimentación. Por otra parte, la alimentación por pasos para cerdosdestetados permite cambios de alimentación de un alimentoa otro donde el alimento puede entregarse a alimentadoresautomáticos y una cierta mezcla de alimento para unalimentador sencillo o unidades más grandes. Figura 7 - Robot de rebanado Cercas virtuales para controlar ganado Manejar animales domésticos es una actividad humana muy antigua que ha ido cambio a lo largo de los siglos. El ganado y otros animales se extienden sobre las grandes paraderas cuyos perímetros están usualmente delimitados por cercas convencionales. Las dos actividades esenciales son el Figura 6 - Pig Robot confinamiento con cercas y el arreo. Un rancho típico tendrá normalmente varios corrales separados por cercasSistema automático de corte convencionales. Los animales se rotan entre los corrales enEn 2006 la planta de Boras completó una actualización de su un intento de prevenir el sobrepastoreo y para práctica delínea de corte utilizando equipo especializado de AEW cría de animales como durante el desteto o el parto. LaDelford del equipo de automatización y robots de ABB. La tecnología de cercas ha cambiado desde las piedras y palos aplanta de Boras había introducido algún equipo automático cables electrificados, pero todavía es un trabajo intensoen 2005 para otras líneas que habían funcionado bien e instalar y mantener estas cercas y además de difícilincrementado la productividad (PolySlicer Plus). reconfiguración. El arreo ha cambiado desde los pastores a Las repetidas órdenes de equipo es una señal del éxito del pie quizás ayudados por perros, hasta el uso de caballos yproyecto anterior. AEW Delford suministró un robot vehículos motorizados y hasta helicópteros. Sin embargo elinteligente de carga de porciones (IPL), que usa ABB arreo es una actividad intensa cuando el ganado está sobrerobótica, para la línea previa de corte manual. La nueva línea grandes extensiones y los animales rotan con frecuencia parautiliza un cortador Junior y el robot IPL utiliza un Flexpicker cumplir las restricciones de gestión de pastoreo. EsIRB340 de ABB, unos de los robots de picking más rápidos físicamente un trabajo difícil, normalmente desarrollada enen el mundo. condiciones climáticas extremas en lugares remotos. Los La especificación para la línea a mejorar significa que costes del cercado y arreo suponen una fracción del coste detendría que manejar 26 paquetes diferentes y varios la crianza del animal, y no se ha beneficiado de las nuevasproductos de diferente peso. El cortador Junior produce pilas técnicas en la automática, computación y lasde productos de carne cortados. Estos se transportan a un riel comunicaciones.y el robot IPL los toma desde las líneas y los empaca en un Dentro de la comunidad robótica existe un gran interés enmolde de plástico creando paquetes de 10 a 24 rebanadas. la interacción hombre-robot, pero poco en la interacción El robot toma 12 rebanadas por vez y cuando prepara el robot-animal y esto es sorprendente dado el gran número depack de 24 cortes rota el segundo grupo de rebanadas 180º animales domésticos en los que confiamos, su importancia apara presentar un paquete de rebanadas superpuestas. nuestra civilización. Las bandejas cargadas las mueve el robot sobre un Fuji Manadas de animales como el ganado son sistemasFlow Wrapper para empaquetado y sellado. Los paquetes complejos. El comportamiento de la manada es bienluego se pesan, se les pone el precio y etiqueta por un conocido en granjas pero su estudio por expertos ensistema AEW Delford Weigh Price Labeller y finalmente animales recién ha comenzado. Existen interesantesenvuelto para embalaje. interacciones entre los individuos, como la amistad,(*) Este artículo ha sido desarrollado como parte de la asignatura Robots de Servicio del Master en Automática y Robótica de la Universidad Politécnica de Madrid
  • formación de grupo, liderazgo y seguimiento. Existeninteracciones complejas con el ambiente, como la búsquedade fuentes de agua en una nueva pradera recorriendo elperímetro de la cerca y caminando aleatoriamente dentro delperímetro. El ganado ha demostrado memoria espacial ymemoria para reconocer pares y humanos. El objetivo esdesarrollar aproximaciones computacionales para estudiargrupos de agentes con movilidad natural e interaccionessociales. Estos sistemas difieren en muchas maneras de lossistemas móviles ingenieriles porque sus agentes se muevenpor sí mismos debido a comportamientos naturalescomplejos así como bajo el control del ambiente (porejemplo moverse hacia la comida o fuente de agua). La ideaes generar modelos de estos sistemas utilizando datos físicosobservables y utilizar estos modelos para sintetizarcontroladores para el movimiento de agentes móviles. Adiferencia de los problemas familiares de control de robots, Figura 8 - Collar Smart y algoritmo de la cerca virtualel estado animal (stress, hambre, deseo) es sólo parcialmenteobservable y solamente podría emplearse un control del Robot de limpieza de cuadras de cerdomovimiento limitado. La limpieza manual de las cuadras, utilizando el agua a alta Hay dos aproximaciones fundamentalmente diferentes presión, es uno de las más tediosas tareas e insalubres que separa controlar la posición del animal: un agente físico como lleva a cabo el ser humano. El propio proceso deun perro-oveja o robot, o un dispositivo simulado que lleve limpieza contribuye al deterioro del medio ambiente de trabajo debido a la suciedad, los microorganismos y el aguael animal. La primera aproximación funciona aplicando una sucia, que son inhalados por el operario. Por consiguiente, esamenaza moderada que el animal tratará de evitar esencial mejorar las condiciones de trabajo del personal queescapando, sin embargo el conocimiento sobre dinámica de realiza la limpieza diaria de las cuadras. La preocupaciónla manda permite un número pequeño de agentes de social por la seguridad alimentaria y el bienestar del ganadoamenaza para controlar un gran número de animales. En esta son otras cuestiones esenciales.categoría está el trabajo pionero de Vaughan quien demostró Las investigaciones en curso en Europa incluyen elun robot móvil capaz de arrear grupos de patos a una desarrollo de robots de limpieza, de los cuales pocos seposición determinada dentro de un corral circular. comercializan. Investigaciones de los actuales La segunda aproximación se basa en un dispositivo activo dispositivos han demostrado que el rendimiento del robot esen el animal que genera un estímulo deseado, típicamente un pobre en relación con la eficacia y la utilización delspray oloroso, un sonido, o un estímulo eléctrico. Los detergente y agua. El consumo de agua para la robótica dedispositivos para controlar mascotas domesticas como perros limpieza es hasta 400 veces superior a lo que se utiliza en laestán disponibles comercialmente, para prevenir ladridos o limpieza manual. Además, se requiere limpieza manual yarestringirlos. El dispositivo trabaja midiendo la proximidad a que los robots actuales son incapaces de detectar la suciedadun cable perimetral enterrado permitiendo utilizar un collar en las superficies. La limpieza basada en robots se desarrollasimple en el perro. Claramente esta aproximación, basada en para el hogar y otros mercados similares. Si bien lainfraestructura instalada, sería prohibitiva desde el punto de investigación de prototipos de dispositivos de limpiezavista económico para espacios muy extensos y tiene todas industrial han surgido, ninguno se basa en medidaslas desventajas de una cerca convencional (instalación, sensoriales en el proceso de limpieza. Si bien la visiónmantenimiento y no es configurable). Sin embargo, con la artificial es ampliamente aplicada en la automatización y la vigilancia, la determinación de que una cama está sucia estecnología GPS, y la rápida reducción de los costes de estos difícil debido a la falta de homogeneidad, el envejecimiento,receptores, es posible implementar este tipo de cercas sin el desgaste y el riesgo de errores deinstalar infraestructura. Estos significa, una frontera se puede clasificación procedentes de estos factores. Estos obstáculosdefinir en términos de coordenadas geográficas y un han sido recientemente resueltos por un sistema de sensoresestímulo se aplica cuando el animal se mueve más allá de la dedicado que puede obtener informes de alta calidad decerca. limpieza. Esta funcionalidad reemplaza una cerca convencional y se En el sistema moderno de producción ganadera, unaconoce como cerca virtual. Modificando esta cerca de buena limpieza de pisos, cuadras y equipos es escencial paramanera dinámica conseguimos la función de arreo casi mantener la salud del ganado, la calidad del producto y lagratis. seguridad alimentaria. Por lo tanto, la producción en masa utilizada ampliamente en la cria porcina implica, que una sección vacia debe limpiarse antes de introducir un nuevo(*) Este artículo ha sido desarrollado como parte de la asignatura Robots de Servicio del Master en Automática y Robótica de la Universidad Politécnica de Madrid
  • lote de jóvenes. Actualmente la limpieza se realiza Granja Nº cabezasmanualmente con agua a alta presión. Granja Laguna el Santo 295 Dos robots de limpieza se ha introducido recientemente enel mercado para la limpieza de las cuadras de cerdos, pero su Artatxia C.E.C.A 120uso sigue siendo escaso. Ambos robots son programados Cal Gris 54para ejecutar la limpieza especificadon el movimiento y los Ganadería Indabu S.L. 47patrones de chorros de alta presion de agua. Estos robots no José Luis Castrillo Alonso 50poseen forma de determinar la suciedad del piso, lo cuallleva a una desventaja que es el exceso de limpiezaconllevando al uso excesivo de agua. Adicionalmente es Además, los sistemas de limpieza de cuadras de cerdo ynecesario es la limpieza manual para limpiar las areas a las alimentación de cerdos también tienen un gran auge yque el robot no puede alcanzar. Por otra parte, el uso de un mercado en el sector de producción porcina en España,robot puede gestionar la limpieza de un 80% de los establos, cuarto país productor de porcino del mundo, y ocupa ello cual beneficia a los empleados que trabajan en las segundo lugar en Europa después de Alemania.cuadras. Si bien varias de las aplicaciones descritas en este artículo no están presentes en la industria, esto se debe a que en su mayoría son aplicaciones en desarrollo y no un producto estandarizado en el mercado. Estos datos indican que, por segundo año consecutivo, la industria de la automoción -fabricación de vehículos y componentes- deja de acaparar la mayoría de las unidades instaladas al año en España. Se trata de una nueva tendencia que marca el futuro de la robótica industrial. VI. CONCLUSIONES Y FUTURAS LÍNEAS La robótica se está filtrando en todos los aspectos de la ganadería. Las aplicaciones son muchas y variadas, pero todavía existe un gran campo de mas innovación. La robótica inteligente será bienvenida en la mayoría de las industrias esenciales en este campo. Un gran desafío que enfrenta la robótica en el sector Figura 9 – Robot de limpieza de corral de cerdo ganadero es el ambiente hostil. Esto se debe a una combinación de las condiciones del clima y los cambios rápidos en la iluminación. V. EL SECTOR EN ESPAÑA En ganadería generalmente, existe una serie de cuestionesEspaña se sitúa como séptimo país del mundo y cuarto de a enfrentar.Europa en número de robots instalados con cerca de 31000 • La continua pérdida de experiencia en la industriaunidades. No en vano, la industria española incorporó 2800nuevos robots en 2008, lo que supone un incremento del • Nuevos sensores y actuadores robustos y fiables se10,7% con respecto al 2007, según datos recientes de la necesitarán para trabajar en condiciones climáticasAsociación Española de Robótica y Automatización extremas que son las condiciones básicas de trabajoTecnologías de la Producción (AER-ATP). Más de la mitad en muchas zonas de ganaderíade los robots vendidos en España durante el 2008 seimplantaron en el sector eléctrico, electrónico, aeronáutico, • Existe una barrera de costes debido al pequeño margenfarmacéutico y, sobre todo, en el agroalimentario que de ganancia de muchas zonas ganaderas. Esto requeriráexperimentó un crecimiento del 30% con respecto al 2007. una metodología generalizada para sistemas robotizados, Estos números indican el creciente interés que la industria o alguna otra medida para bajar los costes unitariosespañola le está otorgando a la mejora de sus instalacionespara mejorar sus técnicas productivas y el rendimiento de losprocesos mediante sistemas automatizados que puedenincorporar robots y sistemas inteligentes. Uno de los sectores de mayor crecimiento es el de ordeñoautomatizado donde existe un parque relativamenteimportante. La siguiente tabla refleja estas instalaciones:(*) Este artículo ha sido desarrollado como parte de la asignatura Robots de Servicio del Master en Automática y Robótica de la Universidad Politécnica de Madrid
  • REFERENCIAS[1] The ZigBee Alliance. Last access 10 December 2007, from www.zigbee.org[2] 46.2 J. Billingsley: Low cost GPS for the autonomous robot farmhand. In: Mechatronics and Machine Vision, ed. by J. Billingsley (Research Studies, Baldock 2000) pp. 119–125[3] R.E. Graves: A primer on robotic milking, ASAE/CSAE Annu. Int. Meet., Ottawa (2004)[4] J. Trevelyan: Welcome to the Robot Sheep Shearing Project! Last access 10 December 2007 from http://www.mech.uwa.edu.au/jpt/shearmagic/ Default.html (2004)[5] W. A. Scholes: Two-armed sheep-shearing robot on wool firms’ threshold Last access 10 December 2007 from http://www.encyclopedia.com/doc/1G1- 3886584.html (1985)[6] Shear Express: Shear Express Wool Harvesting offers the key to a new future for the wool industry Last access 10 December 2007 from www.shearexpress.com.au (2006)[7] J. Trevelyan: Robots for Shearing Sheep: Shear Magic (Oxford Univ. Press, Oxford 1992)[8] Danish Crown Pork Processing Plant, Horsens Last access 10 December 2007 from www.danishcrown.dk (2006)[9] SFK Systems: SFK Robots. Last access 10 December 2007 from www.sfk.com (2006)[10] Y.-R. Chen, K. Chao, M.S. Kim: Machine vision technology for agricultural applications, Comput. Electron. Agricult. 36, 173–191 (2002)[11] Big Dutchman: Callmatic 2. Last access 10 December 2007 from www.bigdutchman.de/eng (2005)[12] M. Dunn, J. Billingsley, N. Finch: Machine vision classification of animals. In: Mechatronics and Machine Vision 2003: Future Trends (Research Studies, Baldock 2003) pp. 157–163.[13] R. Vaughan, N. Sumpter, A. Frost, S. Cameron: Robot sheepdog project achieves automatic flock control, Fifth Int. Conf. Simulation Adapt. Behav. (1998)[14] J. Billingsley, J. Stone, J. Hilton: A mobile robot for training horses, Conf. Field Serv. Robot., Canberra (1997)(*) Este artículo ha sido desarrollado como parte de la asignatura Robots de Servicio del Master en Automática y Robótica de la Universidad Politécnica de Madrid