GrassBot es un robot podador utilizado para el mantenimiento de césped ornamental. Recopila datos relevantes para la salud del césped y utiliza como fuente principal la energía solar. Es un proyecto desarrollado por la empresa Opciones Ingeniería y Tecnología Ambiental S.R.L. con el cofinanciamiento del Programa Innóvate Perú del Ministerio de la Producción1 y la colaboración de la Universidad Tecnológica del Perú.

 

 

En los últimos años, la robótica y el internet de las cosas (IoT) se utilizan en un gran espectro de dispositivos que abarcan los ámbitos industrial, comercial y doméstico. Se trata de dispositivos que trabajan de manera autónoma y que incluyen muchas de las actividades cotidianas, recopilando información, procesándola y enviándola a internet para ponerla al alcance de los usuarios. Es en este contexto que la empresa Opciones Ingeniería y Tecnología Ambiental desarrolla este robot podador, que permite automatizar el proceso y facilitar las operaciones del mantenimiento del césped.


Diseñado para trabajar en áreas verdes de gran extensión

Cuando se trata del mantenimiento de áreas verdes de gran extensión, el césped se maneja como un cultivo, en el cual el costo de los insumos, así como del capital humano, llegan a ser significativos; sin embargo, el uso del robot no solamente permite reducir mano de obra, sino que puede operar 24 horas al día, ofreciendo al usuario una herramienta que le permite realizar el trabajo de manera eficiente. Se trata de un robot que realiza el podado, el sensado del terreno, el monitoreo y, además, se autoabastece de energía de manera autónoma.

Si bien existen equipos autónomos para el podado en el mercado internacional, tenemos la limitación de que en el Perú no están disponibles podadores autónomos de gama alta, debido a la falta de soporte técnico y a problemas logísticos que limitan la reposición y el mantenimiento de los equipos. 

Usualmente, el podado de áreas verdes se realiza cada 14 días y se genera material que debe ser procesado para crear compost para que pueda ser reaprovechado. Asimismo, los equipos de podado tradicionales utilizan combustible y una mezcla de aceite, lo que genera contaminación y costos elevados.


El robot podador GrassBot

A partir de esta idea, la empresa no solo trabajó en crear un producto que utilice la robótica para el mantenimiento del césped, sino que planificó su optimización, teniendo en cuenta 4 factores fundamentales: evitar problemas ergonómicos en la salud del personal expuesto al frío y humedad, el uso de energía solar como fuente principal de energía, la medición de la humedad del suelo para optimizar el consumo de agua y la medición de nutrientes del suelo consumibles por las plantas, tales como nitrógeno, fósforo y potasio.

Opciones Ingeniería y Tecnología Ambiental desarrolló durante 18 meses un prototipo funcional del robot podador de tecnología optimizada, que se encuentra en su etapa final de desarrollo. Lesther Delgado, Gerente de Opciones Ingeniería y Tecnología Ambiental, afirma que el cofinanciamiento obtenido a través del Programa Innóvate Perú ha sido crucial para el desarrollo de este proyecto de ingeniería optimizada, que tiene como objetivo principal reducir el costo del mantenimiento del césped.

 

 

El uso del robot GrassBot presenta una mejora tecnológica y múltiples ventajas con respecto a los sistemas de podado tradicional. Este equipo autónomo poda constantemente, lo que permite tener las áreas listas para ser usadas, realizando permanentemente un corte de aproximadamente 2 mm de hoja, de tal manera que el material vegetativo que se poda sea de un tamaño tan pequeño que se integre fácilmente al suelo, se pueda descomponer y las plantas puedan absorberlo rápidamente, lo que trae como resultado un ahorro en fertilizantes, eliminando costos de almacenamiento y traslado de residuos, contaminación acústica y contaminación por emisión de gases, ya que no es un equipo a combustión.

El mantenimiento del césped se debe realizar, generalmente, cuando no hay personas presentes, para lo cual las áreas a mantener se cierran. Con el uso del robot, el mantenimiento puede realizarse de noche y, debido a que utiliza como fuente principal la energía solar obtenida de celdas fotovoltaicas, se evita el sobrecosto por tasa nocturna de energía. Asimismo, el equipo tiene un nivel de ruido muy bajo, lo que permite eliminar la contaminación sonora. 

Lesther Delgado, Gerente de Opciones, comenta que la tecnología de robots podadores a nivel local se encuentra aún en una etapa de incubación, con componentes tecnológicos que aún se están desarrollando. Opciones contó con el apoyo de especialistas e ingenieros en robótica, electrónica y telecomunicaciones de la UTP con quienes trabajaron en colaboración tecnológica revisando cada paso del desarrollo del prototipo; además, realizó un proceso de vigilancia tecnológica con el objetivo de revisar información relevante sobre investigación y tecnología emergente para analizar posibilidades de desarrollo y anticiparse a los cambios en esta área.

La tecnología

El prototipo se desarrolló en base a 3 elementos: el robot propiamente dicho, la estación de recarga, en conjunto con un cable perimetral, y el sistema de comunicación y software para el envío de datos. El cable perimetral limita la zona de trabajo para reconocer las zonas donde se debe podar y donde no se debe podar. Cuando requiere energía, el robot se desplaza por sí mismo a la zona de recarga. La información obtenida, tal como los datos obtenidos por los sensores y el status del robot, se envía a un servidor en la nube.

 
Esquema general del sistema

 

La parte mecánica del robot consta de diversos subsistemas. El sistema de desplazamiento consta de las llantas y aros de aluminio que son un diseño propio, así como de otros componentes como actuadores, motor y sensores. El robot puede superar desniveles de 15 grados de pendiente y cargar hasta 10 kg de componentes y accesorios. También puede soportar la humedad del césped y la llovizna. 

El sistema de giro posee sensores que adquieren información del entorno y le permiten detectar obstáculos en el camino para retroceder o cambiar de dirección. El área de trabajo se limita mediante un cable que se esconde debajo del césped y forma un cerco perimétrico; el cable emite ondas que el robot detecta para tomar la acción de desviarse o desplazarse.

Subsistema de desplazamiento

 

El sistema de corte es también un diseño propio que consta de un conjunto de cuchillas en un disco de corte, para el cual se evaluaron distintos tipos de cuchilla, revoluciones y torque. Este sistema permite, además, regular la altura del corte.

La seguridad es un factor muy importante que se consideró en el diseño, tanto para evitar daños al usuario como para evitar intrusiones deliberadas durante el funcionamiento del equipo. Al encender el equipo, este no se desplaza inmediatamente, lo hace cuando llega a sus revoluciones de trabajo empieza con el corte y desplazamiento; asimismo, si las cuchillas llegan a entrar en contacto con el suelo o con una superficie dura, estas se detienen. El robot incluye un sensor de altura, con ayuda del cual se detienen las cuchillas si la unidad se levanta a más de 20 cm del suelo. Al levantar el robot, este emite una alarma o pitido alertando de que no se está usando de forma adecuada, y emite una alarma que se envía a la nube. El sensor de GPS incorporado en el robot permite conocer la ubicación en tiempo real, del robot o robots presentes en el sistema.

El robot también cuenta con sensores de nitrógeno, fósforo, potasio (NPK) y humedad, que permiten monitorear los nutrientes presentes en el suelo para que el usuario pueda dosificarlos según los requerimientos del césped con el objetivo de mejorar su nivel nutricional y el uso eficiente del agua.

La estación de recarga consta de paneles solares y conexión a la red eléctrica. La alimentación se autoselecciona para utilizar como fuente de energía principal las celdas fotovoltaicas; en segunda instancia, se conecta a la red eléctrica si no hay sol a la vista. El robot, mediante un cable guía, llega a la estación de recarga y se autoabastece de energía. La estación de recarga cuenta también con una antena que recibe señales y un microcontrolador que permite que se conecte a la internet y se envíen los datos mediante una conexión wifi.

Darwin Béjar, responsable del equipo técnico, indica que toda la inteligencia del sistema para desarrollar las diferentes actividades, es decir, los algoritmos y la programación del microcontrolador, son un desarrollo propio de la empresa, tanto para el robot como para la estación de recarga.

Mientras el robot realiza sus funciones normales, todos los datos relevantes se van subiendo al servidor y alimentan a una base de datos que muestra información al usuario en tiempo real, para que el usuario pueda tomar acciones según corresponda. La información se muestra de manera gráfica en diversas vistas en una página web a la que se puede acceder desde una PC o un teléfono celular; en ellas se muestra información de los sensores, temperatura, índices de NPK, alarmas, ubicación por GPS, nivel de la batería, alarma antirrobo, así como gestión de usuarios y de robots. La aplicación puede generar reportes de información histórica que se pueden exportar para un análisis posterior.

 

 

Valor de la propuesta

Una ventaja importante es el hecho de que el robot no utiliza combustible. Su principal fuente de alimentación es la energía que obtiene a partir de celdas fotovoltaicas, además de la energía eléctrica que utiliza como fuente secundaria, lo que le permite priorizar el uso de una fuente de energía limpia.

Otro beneficio que el robot ofrece es el ahorro de mano de obra, que en áreas grandes suele representar un costo significativo. Asimismo, se obtiene un ahorro directo debido a la optimización de recursos; en el caso del agua, permite controlar de manera óptima su utilización y conseguir ahorros de 10 a 15% en base a la medición de la humedad del terreno. De manera similar, se obtiene un ahorro de insumos químicos debido a que el equipo monitorea los nutrientes básicos para la salud del césped, consiguiendo así una dosificación más precisa.

Finalmente, la utilización del robot permite obtener una excelente calidad de podado con un menor gasto y permite que el usuario pueda realizar su labor de una manera más eficiente. Asimismo, una de sus características más importantes es su sostenibilidad, ya que esta mejora tecnológica permite una reducción de la huella de carbono, así como de la huella hídrica. 

En el futuro próximo, la empresa iniciará a la fase de validación del prototipo en entornos de operación real con diferentes usuarios para ajustarlos a las necesidades del mercado con miras a la comercialización del robot.


Aplicaciones

El tipo de corte que proporciona el robot es específico para césped. Puede ser utilizado en clubes, parques cementerio, canchas de fútbol y césped ornamental.

 

Ing. Lesther Delgado, Gerente de Opciones Ingeniería y Tecnología Ambiental,  Ing. de Sistemas Danitza Aruquipa, Ing. Electrónico Darwin Béjar, Ing. Mecánico Leonardo Zavala, Ing. de Seguridad Pedro Cueva e Ing. Electrónico Freddy Huillca


La empresa Opciones Ingeniería y Tecnología Ambiental 

Opciones ITA S.R.L. es un empresa peruana ubicada en la ciudad de Arequipa. Brinda servicios de mantenimiento de áreas verdes, sistemas de riego tecnificado, habilitaciones urbanas, fumigación, diseño de jardines, ventas de plantas y decoración, desde hace más de 15 años.
Se encuentra en una etapa de desarrollo de tecnologías eficientes con características de autosostenibilidad energética y telecontrol de largo alcance, con el fin de anticiparse a los cambios del entorno y poder proporcionar soluciones integrales y asesorías a sus clientes.

Puede visitar su web en http://www.ambiental-ing.com/

 

 

1Basado en el proyecto: Mejora e ingeniería optimizada para desarrollo de un prototipo autónomo y auto sostenible de diagnóstico y mantenimiento de áreas verdes en la región Arequipa (PIEC1-4-F-394-19), presentado en el concurso de Proyectos de Innovación Empresarial través del Programa Nacional de Innovación para la Competitividad y Productividad (Innóvate Perú) del Ministerio de la Producción

 

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