Científicos cubanos desarrollan drones para usar en el agro
Pareciera ciencia ficción o un tema recurrente solo en países con un alto grado de desarrollo. Sin embargo, un equipo de investigadores de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas (UCLV) se empeña en demostrar cuánto puede hacerse a partir de vincular la más moderna tecnología con la sabiduría campesina.
Conocidos como Grupo de Automatización, Robótica y Percepción (GARP), el colectivo enfoca su trabajo en la búsqueda de soluciones de automatización de procesos tecnológicos, especialmente orientados a la agricultura, a partir de la utilización de imágenes satelitales, los Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) y la fotogrametría aérea, unido al empleo automático de los sistemas de riego y la explotación de maquinaria.
Con tres Premios Nacionales de la Academia de Ciencias de Cuba y la Orden Carlos J. Finlay otorgada por el Consejo de Estado de la República de Cuba, entre otras distinciones importantes, el equipo marcha a la vanguardia en el país en el tema de los Vehículos Autónomos no Tripulados (VANT), comúnmente conocidos como drones.
Perteneciente a la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, el GARP tiene su núcleo fundacional a finales de la década del ´80 del pasado siglo, justo cuando en la Isla comienzan a estudiarse con más vigor los temas asociados a la robótica. Sin embargo, no fue hasta inicios de los 2000 que tomó su actual denominación.
“Primero formamos parte del Grupo de Investigaciones en Mecatrónica Aplicada a la Soldadura (GIMAS) y allí trabajamos en los temas de robótica y sensores externos. No obstante, cuando aquel equipo se disolvió alrededor de una decena de personas mantuvimos el estudio de esos asuntos, le incorporamos otros afines y continuamos el desarrollo en esas esferas”, recuerda el Dr. Luis Hernández Santana, actual jefe del colectivo.
Gracias al intercambio con la Universidad Politécnica de Madrid, el equipo comenzó a trabajar con Vehículos Autónomos no Tripulados y uno de sus miembros logró completar un pequeño helicóptero en esa institución. Sin embargo, durante una conferencia en la capital cubana, el Centro de Investigación y Desarrollo Naval les solicitó iniciar una labor similar en robots subacuáticos, un cambio radical en la tendencia de estudio del grupo recién creado.
“Aceptamos el reto porque existen un conjunto de variables similares en ambos sistemas, aunque se muevan en entornos diferentes. En el submarino nuestro primer objetivo estuvo en programar el piloto automático, luego nos enfocamos en los sistemas de supervisión y en los controladores de rumbo y profundidad. Lo más relevante allí radicó en que todo lo logramos a partir de códigos creados por nosotros, capaces de resolver la arquitectura del software, el hardware y el resto de la ingeniería del vehículo. Con ese trabajo alcanzamos un premio de la Academia de Ciencias de Cuba, concretamos una tesis doctoral y logramos una visibilidad mucho mayor”, rememora Hernández Santana.
Igualmente, el grupo todavía le agradece a Félix Álvarez Paliza, entonces Decano de la Facultad de Ingeniería Eléctrica, que les otorgó un local de trabajo donde pudieron acomodar todos sus equipos y organizar mejor el estudio. Según recuerda el Dr. Luis Hernández, abrieron las puertas a martillo y comenzaron a organizarlo desde cero, porque en aquel lugar no había absolutamente nada.
Al mismo tiempo, el GARP encontró un mejor acceso al necesario financiamiento para sus investigaciones y regresó con más fuerza al trabajo con vehículos aéreos. Un paso importante en este tema lo posibilitaron los proyectos desarrollados con el Consejo de Universidades Flamencas de Bélgica (VLIR), capaz de garantizar un vital apoyo tecnológico, económico y científico que perdura hasta hoy.
Como parte del intercambio con el país europeo y producto de un sólido espíritu de superación, el grupo pudo evolucionar del trabajo con sistemas de código cerrados —que frenaban la velocidad de las investigaciones— a laborar con sistemas de códigos abiertos, desarrollados libremente y a los cuales la comunidad científica le puede incorporar diferentes mejoras. Según el propio Hernández Santana, ese cambio le permitió al equipo consolidar todos los aspectos relacionados con el desarrollo de vehículos autónomos y enfocar sus esfuerzos en el tema del procesamiento de datos y la agricultura de precisión, una puerta abierta hacia el futuro y un punto trascendental en la historia del grupo.
Campesinos cubanos: machetes, arados… y robots
Gracias también al apoyo de la Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación (COSUDE), el reducido equipo de investigación comenzó a incursionar en el tema de la agricultura de precisión, un concepto casi desconocido en el país y que permite una alta capacidad de estimación, planeación y eficiencia en las tierras de cultivo. Esta rama de estudio le permitió al grupo estar a tono con algunas estrategias del Grupo Empresarial AZCUBA y el Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA).
Utilizado por grandes potencias agrícolas como Estados Unidos, Canadá, Brasil o Argentina, ese método requiere la utilización de sensores, imágenes aéreas y satelitales, Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) y de información geográfica, un entramado tecnológico enfocado a brindarle al campesino un conjunto de herramientas novedosas y sumamente útiles para su labor.
Para ello, por ejemplo, el GARP enfoca sus esfuerzos en el desarrollo y explotación de los drones, así como en todas sus prestaciones y tecnología acompañante, como la fotogrametría, las cámaras multiespectrales y el procesamiento de imágenes. Del mismo modo, también muestran avances en la automatización de los sistemas de regadíos y un mejor empleo de las cosechadoras cañeras Case IH Austoft 8000, entre las más modernas de las existentes en el país.
En el caso particular de los drones —quizás el elemento más mediático— el grupo propone su utilización en misiones de vuelo específicas encaminadas a la obtención de una serie de datos que, una vez procesados por un software especializado, arrojan una variada información. Por ejemplo, es posible obtener modelos de superficies de cultivos y de altura de la planta, descubrir espacios vacíos sin explotar adecuadamente, analizar la composición de los suelos, evaluar la deficiencia de nitrógeno en el terreno y determinar los índices de vegetación. Del mismo modo, resultan útiles en la actualización catastral de las tierras y la delimitación con un alto grado de precisión de las áreas de cultivo.
Así ocurrió en la Unidad Básica de Producción Cooperativa (UBPC) Desembarco del Granma, ubicada en el centro del país y con una extensión de 1300 hectáreas, la mayoría de ellas dedicada a la ganadería y los pastos y forrajes. Para Roberto Pacheco, su administrador, las herramientas desarrolladas por los miembros del GARP resultan sumamente meritorias pues permiten tener un conocimiento más exacto del área de trabajo y por tanto planificar mejor todos los procesos productivos.
Para el Ingeniero Samy Kharuf Gutiérrez, miembro del grupo y especialista en el procesamiento de las imágenes obtenidas luego de cada vuelo del dron, la agricultura de precisión resulta vital en el contexto cubano actual, porque permite un considerable ahorro de recursos y aumenta de manera formidable el conocimiento detallado de las zonas cultivables.
“Empleando un dron, por ejemplo, sabes exactamente cuántas plantas tienes en el campo y con ello puedes estimar de una mejor manera la producción. Igualmente, permite apreciar si existe en una zona específica del terreno estrés hídrico, nutricional o algún tipo de enfermedad. Con esos datos, el campesino puede planificar qué área necesita una mayor dosis de fertilizantes o plaguicidas o hacia dónde debe enfocar el riego. Eso de por sí ya resulta un ahorro considerable, porque no tiene que utilizar una cantidad similar del producto en toda la zona, sino únicamente en el espacio que lo requiera”, aclara el joven investigador.
De acuerdo al Dr. Luis Hernández, estas investigaciones son el fruto de combinación de los conocimientos de los especialistas en agronomía con el esfuerzo de su equipo. Igualmente, resultaron posibles gracias al estrecho trabajo realizado con la Estación Territorial de la Caña de Azúcar (ETICA) de Villa Clara, para analizar las marcas espectrales vinculadas a la cosecha, el cultivo y la sanidad vegetal.
Del mismo modo, otra de las líneas de estudio del grupo radica en la correcta utilización de las más de 250 combinadas Case IH Austoft 8000 que posee el país, encargadas de cortar el 60 por ciento de la caña en cada zafra. En este caso, el grupo se dio a la tarea de configurar el sistema automático de recolección de datos instalado por el fabricante en esos equipos.
Según el Ingeniero Carlos Pérez García, ese sistema tiene una gran variedad de prestaciones no siempre empleadas. De hecho, según afirma el joven investigador, la máquina trae incorporado un GPS propio que solo necesita una activación mediante la compra de la licencia del software para explotar a plenitud sus potencialidades en la recolección de datos.
“Ante este panorama, nos dedicamos a configurar el sistema para poder explotar toda la tecnología ya incorporada. Acoplamos el monitor de rendimiento de la computadora de cada equipo al GPS y logramos comenzar a obtener los datos de las más de 30 variables recogidas por la máquina cada un segundo. Así se logra una mayor eficiencia en el consumo de combustible y en la planificación de tareas, porque el equipo arroja datos como el tiempo de trabajo empleado en cada actividad, la presión de las cuchillas o el gasto innecesario de petróleo cuando la cosechadora se mueve sin cortar”, alega el recién graduado de Ingeniería en Automática.
Según los especialistas del grupo, ya esa es una tecnología lista para su uso y solo requiere de una correcta capacitación del personal y de la creación de un sistema de trabajo capaz de recoger y procesar todos esos datos. Con ellos en la mano, el resultado implica un mejor proceso de toma de decisiones y una adecuada planeación de estrategias capaces de minimizar las pérdidas económicas y elevar la eficiencia en el corte.
Finalmente, el otro gran trabajo del GARP vinculado a la agricultura tiene el sello de asombro: un sistema de riego automatizado con tecnología inalámbrica, incluso si el operario se encuentra a kilómetros de distancia. Si bien el Dr. Luis Hernández reconoce que en esta innovación los componentes básicos de la automática se encuentran en las máquinas de riego en operación, su funcionamiento no deja de sorprender, precisamente por esa aparente sencillez y utilidad.
De acuerdo a la Ingeniera Liannet Avello Fernández, una de sus desarrolladoras, es tecnológicamente posible operar el sistema desde la red de telefonía móvil del país, configurando la dirección IP para conectar el celular al autómata instalado en el regadío de pivote central. Solo restaría establecer la colaboración con la Empresa de Telecomunicaciones de Cuba S.A, a cargo de los medios de transmisión, para cerrar el ciclo. Desde el punto de vista práctico, por su parte, el sistema permite un ahorro de agua y energía, la humanización del trabajo y la elevación de la calidad de la planificación, la fiscalización y el control del riego.
Sin embargo, todas estas innovaciones poseen un denominador común: la vinculación entre la teoría y la práctica, con la presencia de los investigadores en los campos para comprobar de primera mano los problemas y las preocupaciones de los campesinos. Para el Dr. Luis Hernández, esa es una de las políticas invariables del grupo, porque no se trata de llegar al surco, venderle una idea al campesino y obligarlo a creer en ella.
“El objetivo primordial radica en resolver el problema del productor desde nuestra área de acción. El académico tiene la responsabilidad de sacudirse la tiza y balancear las necesidades del campesino y la suya propia para hacer ciencia. La búsqueda de ese equilibrio forma parte de una concepción que defendemos. Hemos enviado investigadores a los campos y han subido a una combinada cañera mientras desarrollan su trabajo, para acompañar a los operarios. Esa práctica nos permite llegar a la raíz del problema, graduar nuestro estudio a las condiciones específicas del hombre”.
De modo similar, el Ms.C Yunier Valeriano Medina, miembro del equipo desde el 2009 y especializado en la temática de control y modelado de vehículos subacuáticos, reconoce en la preparación de los recursos humanos otra de las grandes fortalezas del grupo. Con eso, unido a la vinculación con los grupos científicos-estudiantiles, la publicación de muchas de sus investigaciones en revistas de primer nivel, la participación en eventos nacionales e internacionales y un constante espíritu de superación es posible afrontar los grandes desafíos de llevar la ciencia de avanzada a la agricultura.
Tecnología, mayor producción y cambio de mentalidades: una ecuación por resolver
Si tenemos en cuenta que la agricultura cubana todavía necesita solucionar una serie de problemas básicos que frenan su desarrollo, como un mejor acceso de los campesinos a fertilizantes, plaguicidas, semillas de calidad e instrumentos de trabajo, así como la recuperación de tierras ociosas o el perfeccionamiento de los sistemas de control, recogida y distribución de las cosechas, dos preguntas saltan a la vista: ¿cuán factible sería extender el tipo de tecnología propuesta por los miembros del GARP?, ¿cómo incidiría esto en una mayor producción de alimentos?
Las respuestas aparecen por doquier y vienen marcadas por el punto desde donde se lance la mirada. Para unos, el empleo de estos aparatos parece una excentricidad o algo cuyo valor radica únicamente en un fin puramente científico o de investigación, mientras otros ven aquí una puerta abierta hacia la mejora de muchos de nuestros procesos agrícolas y una mejor utilización de los cuantiosos recursos destinados a la agricultura. Sin embargo, algo sí resulta claro: los aportes del grupo significan un paso sólido en el logro de una imprescindible soberanía tecnológica.
De hecho, para el Dr. Luis Hernández uno de los méritos principales del grupo que dirige radica en desarrollar y divulgar la tecnología necesaria para la agricultura de precisión y otros tópicos relacionados con la automática o la robótica, y con ello demostrar las potencialidades de esos elementos desde su pequeño radio de acción.
“Una gran parte de la inversión necesaria ya está hecha. Por ejemplo, el país posee las cosechadoras con las computadoras a bordo, o cuenta con un amplio y creciente sistema de comunicaciones inalámbricas. Solo nos resta concretar cómo somos capaces de explotar esos elementos. Nos quedan retos tecnológicos, por supuesto, como una mejora en los mecanismos de información o en la precisión de los GPS, porque la agricultura moderna es altamente tecnificada. Resulta necesario comprender eso para lograr una elevada productividad”.
No obstante, el destacado académico reconoce la necesidad de estudiar a fondo la relación costo-beneficio a la hora de emplear estos robots, porque no se trata de generalizar su uso sin conocer las prestaciones, el manejo de la tecnología o los mecanismos para interpretar sus datos. “En nuestras condiciones actuales lo más factible sería que existieran una o varias unidades especializadas en el tema encargadas de brindar el servicio a los productores”, agrega.
En ese sentido, resulta alentadora la consolidación de los vínculos del equipo con el Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA) y el Grupo Azucarero AZCUBA. Esa relación significa la manera más efectiva de articular políticas y colocar a los investigadores del GARP en una posición más favorable para extender su trabajo y tener más posibilidades de participar en la solución de problemas específicos.
Actualmente el grupo tiene complejos desafíos. Lidiar con algunos rezagos burocráticos, romper mentalidades obsoletas que no valoran la utilidad de esta tecnología, mantener o consolidar nuevos financiamientos que les permitan continuar el ritmo de investigaciones y lograr un crecimiento en la cultura tecnológica de los campesinos para explotar de manera eficiente cada una de las nuevas prestaciones son apenas las más importantes. Sin embargo, se mantiene el espíritu creador y el empuje de estos hombres de ciencia, esta vez empeñados en llevar a los campos de la Isla robots capaces de contribuir al desarrollo del país.
