Pomobot: um robô para colheita autônoma de tomates

• Processo: 24/04009-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica
• Pesquisador responsável: Nicholas Smaal
• Beneficiário: Nicholas Smaal
• Empresa: BSV ROBOTICS LTDA
• CNAE: Desenvolvimento de programas de computador sob encomenda ; Serviços de engenharia
• Vinculado ao auxílio: 23/13465-3 - Pomobot: um robô para colheita autônoma de tomates, AP.PIPE
• Assunto(s): Robôs autônomos Aprendizagem profunda Inteligência artificial Visão computacional Colheita mecanizada Tomate
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Colheita Autônoma | Deep Learning | Inteligência Artificial | Robôs autônomos móveis | Tomates de Mesa | Visão Computacional | Robôs autônomos

Resumo

A mecanização e a automação da agricultura já são realidades, sobretudo nas culturas de grãos como soja e milho. A horticultura, embora demandante de mais mão de obra, sofre com a falta de máquinas compatíveis com a fragilidade das hortaliças, especialmente para produtos consumidos in natura. O êxodo rural no Brasil, somado à crescente demanda mundial por alimentos, tem sido um problema grave para muitos produtores, que encontram na mão de obra um custo proibitivo para determinadas culturas. Atualmente o custo apenas com a mão de obra na colheita do tomate de mesa estaqueado, produzido em campo aberto, é de aproximadamente 14 mil reais por hectare - seguindo a variação média entre 2016 e 2023, esse custo será de aproximadamente 19 mil reais por hectare em 2028.Recentemente, algumas empresas estrangeiras desenvolveram com sucesso robôs para colheita autônoma de tomates (ainda em fases iniciais de operação). No entanto, todos foram desenvolvidos para cultivo protegido em estufas (minoria no Brasil) e para as cultivares populares nos seus determinados países, que diferem das mais consumidas por aqui. O objetivo da BSV Robotics é ser a primeira empresa a desenvolver um robô para colheita autônoma de tomates em campo aberto (apelidado de Pomobot), focando na cultivar Salada Longa Vida (predominante no mercado brasileiro). A solução foi dividida em três módulos, que serão desenvolvidos e testados separadamente: (1) localização e identificação do nível de maturação dos tomates a partir de câmeras de profundidade e transfer learning de modelos de rede neural convolucional You Only Look Once (YOLO) pré-treinados; (2) movimentação autônoma do robô pela fazenda, usando skid-steering drive, alimentado por um gerador a combustão e guiado pela fusão de sensores inerciais, odometria das rodas e LIDAR 2D aliado à técnica de Simultaneous Location and Mapping (SLAM); (3) colheita e deposição dos tomates usando braços robóticos e soft grippers combinados com ventosas de sucção.O desenvolvimento seguirá um fluxo iterativo que alternará testes no mundo simulado e no mundo físico, em ambiente controlado (laboratório de engenharia) e de operação (campo aberto). A finalidade é reduzir ao máximo o desenvolvimento in situ, permanecendo garantido o funcionamento independente dos módulos e sua correta integração. Serão usados Robot Operating System (ROS) como framework e Gazebo para as simulações, ambos sobre um sistema operacional Linux dado que o Pomobot não possui restrições críticas de tempo real. O objetivo final deste projeto é entregar um robô capaz de colher autonomamente ao menos uma linha de uma plantação de tomates em campo aberto, mesmo que em velocidade sub-produtiva. (AU)