Eficiencias agrícolas inteligentes de FAULHABER

Imagen cortesía del Grupo FAULHABER

Faulhaber Group ofrece tecnología agrícola inteligente, incluida la robótica con motores sin escobillas. Afirma que se puede lograr una alta eficiencia en la producción de alimentos mediante el uso específico de la última tecnología, respaldada por computadora y, cuando sea posible, completamente automática.

Las semillas se colocan de forma individual y precisa; pinzas mecánicas recogen cuidadosamente las frutas; Los fertilizantes y productos fitosanitarios se aplican en pequeñas dosis y de forma específica. Estas operaciones requieren una gran cantidad de pequeños motores eléctricos, robustos y potentes. Computadoras cuánticas, turismo espacial o tecnología del hidrógeno: el último revuelo tecnológico se centra en temas en constante cambio.

La revolución agrícola, que comenzó en el siglo XVIII, aumentó los rendimientos. Se basa en el uso cada vez mayor de variedades de alto rendimiento, fertilizantes minerales y pesticidas químicos, en la mecanización y en el riego artificial a gran escala. Sin embargo, estas intervenciones en la ecología no están exentas de efectos secundarios no deseados. Todos los pronósticos demográficos bien fundamentados predicen que la población humana crecerá hasta alcanzar entre nueve y diez mil millones de personas a finales de este siglo. La Tierra ofrece el potencial de suministrar alimentos suficientes incluso a este gran número de personas. Sin embargo, la agricultura se enfrenta aquí a un enorme desafío. Los cultivos y la ganadería deben producir más sin poner en peligro los recursos que sustentan la vida.

Un suelo fértil, aguas subterráneas limpias y un mundo natural intacto son nuestros "recursos" más valiosos. Centrarse en la planta en lugar del campo; hasta ahora, muchos pasos de trabajo importantes en el cultivo de cultivos, como la plantación, la fertilización y las medidas de protección de las plantas, se han basado en la superficie de tierra. Al esparcir semillas o pesticidas, se calcula la cantidad por acre o hectárea; las máquinas distribuyen el material con el caudal adecuado. Sin embargo, en lugar de fortalecer las plantas, una parte del fertilizante nitrogenado, por ejemplo, llega al agua subterránea, donde claramente no debe. Tareas como la poda de árboles frutales o la recolección de variedades delicadas de frutas y hortalizas requieren mano de obra costosa, mientras que cada vez más empresas sufren escasez de personal.

La agricultura inteligente utiliza tecnologías modernas para aumentar la eficiencia de la agricultura, utilizar todos los recursos con mayor moderación, aliviar a las personas del trabajo monótono y producir mayores rendimientos. En este contexto también se habla de agricultura de precisión, agricultura digital o e-farming. Utilizando procesos en red y respaldados por computadora, además de aprendizaje automático y funciones robóticas personalizadas, se puede centrar la atención en las plantas individuales en lugar del campo en su conjunto. Cuanto más directamente se dirijan las medidas a las plantas, más económica y eficientemente podrán utilizarse. Por ejemplo, el uso de herbicidas se puede reducir significativamente si se aplican de forma más específica a plantas individuales. Las frutas y verduras podrían ser recolectadas por robots en pasadas continuas, siempre en su punto óptimo de maduración. Además, los robots de campo autónomos también ofrecen la posibilidad de proteger el suelo. Las grandes máquinas agrícolas actuales pesan hasta diez toneladas. Con tal peso, cada pasada resulta en una espectacular compactación del suelo. Esto limita en gran medida la capacidad de la capa de suelo afectada para absorber agua y aire, lo que afecta fuertemente la vida del suelo; El crecimiento y la salud de las plantas de cultivo en las áreas cercanas a las vías de circulación también se ven afectados. La agricultura inteligente puede ayudar a contribuir a un suelo más sano y a una mayor biodiversidad.

Por ahora, muchas aplicaciones existen sólo como estudios o prototipos. Pero la agricultura inteligente ya se está poniendo en práctica, como en la siembra de precisión. Esto fue desarrollado originalmente para la investigación y el mejoramiento de semillas. Estas máquinas pueden plantar semillas individuales a intervalos definidos con precisión. Cada planta recibe suficiente espacio para crecer y la superficie se utiliza de manera óptima. Al mismo tiempo, las valiosas semillas se utilizan de forma muy eficaz. La mayoría de las máquinas modernas utilizan un módulo de separación con accionamiento eléctrico por fila. Un motor acciona un disco ranurado o dentado que transporta las semillas individuales hasta la salida. Un controlador inteligente puede establecer con precisión el espaciado óptimo para cada tipo de semilla; Al tomar curvas se pueden compensar los diferentes radios de las distintas filas. La alimentación de las semillas a los discos se controla igualmente mediante cierres motorizados.

En el cultivo de hortalizas y flores en invernaderos, muchas plantas primero brotan en macetas pequeñas y luego se replantan en macetas o parterres más grandes. En las empresas hortícolas modernas, las máquinas clasifican y manipulan plantas y macetas. Su maquinaria es muy similar a la utilizada en la producción industrial y la logística. Hay cintas transportadoras y transportadores de rodillos sobre los cuales se transportan, clasifican y trasplantan bandejas con productos en distintas etapas. Las pinzas utilizadas aquí se diferencian de las utilizadas en dispositivos similares en otras industrias sólo por la forma de sus "dedos". Accionados por micromotores, manipulan automáticamente las macetas individuales y los cepellones. Las cosechadoras autónomas de frutas y hortalizas aún no han alcanzado la madurez en serie para el uso general, pero la dirección del desarrollo técnico ya es evidente: sensores asistidos por cámaras detectan el grado de madurez de las fresas o los pimientos en función del color y la forma y registran su posición exacta. El ordenador de a bordo utiliza estos datos para controlar un brazo robótico equipado con una especie de cizalla y un dispositivo de recogida. Los prototipos de esta tecnología están repletos de motores eléctricos, desde la tracción a una sola rueda y el brazo robótico hasta el aparato de corte y el sistema de recogida del producto cosechado. Tecnologías clave: sistema eléctrico y electrónica.

"En la maquinaria agrícola convencional se utilizan con mucha frecuencia transmisiones mecánicas por engranajes y accionamientos neumáticos", explica Kevin Moser, responsable de desarrollo comercial en FAULHABER para este sector. "Para los sistemas de menor escala en la agricultura inteligente, estos suelen ser demasiado pesados, demasiado voluminosos, demasiado complejos mecánicamente y demasiado ineficientes desde el punto de vista energético. Por lo tanto, vemos que aquí se utiliza un número cada vez mayor de micromotores eléctricos que suministran energía para pasos de trabajo específicos. Sin embargo, los accionamientos en un entorno agrícola suelen cumplir requisitos muy elevados".

A diferencia de los grandes dispositivos tradicionales, las máquinas y componentes utilizados en la agricultura inteligente son generalmente más compactos y ligeros. Esto significa que a menudo hay poco espacio disponible para los motores. Sin embargo, como accionamientos de discos de siembra, trampillas, pinzas, brazos robóticos o cizallas, deben suministrar suficiente potencia para realizar la tarea respectiva de forma fiable durante innumerables ciclos. Al mismo tiempo, deberían funcionar de manera extremadamente eficiente, ya que las unidades autónomas normalmente obtienen su energía de baterías con reservas de energía limitadas. También es posible integrar la electrónica de accionamiento en estructuras interconectadas y hacer posible un control inteligente.

"Éstas son las exigencias típicas que se plantean a los sistemas de accionamiento de la más alta categoría; en FAULHABER, encontrar las respuestas correctas es siempre un estándar", afirma Moser. "Además, los accionamientos utilizados en entornos agrícolas también deben ser extremadamente robustos para poder funcionar de forma fiable y duradera en las condiciones más exigentes. Grandes fluctuaciones de temperatura y fuertes cargas mecánicas son la norma en la agricultura y la horticultura. Y, a pesar de todo, Además, los costes deben seguir siendo razonables. En FAULHABER podemos ofrecer múltiples series de dispositivos que gestionan este acto de equilibrio."

Moser se refiere a los micromotores planos de CC, especialmente compactos y sin escobillas, de la serie BXT, y a los motores de cobre y grafito excepcionalmente robustos y económicos de la línea CXR. Según se informa, los nuevos reductores de la serie GPT son adecuados para transmisiones de cargas elevadas en condiciones adversas. Extremadamente eficientes, FAULHABER dice que también son muy robustos, lo que los hace ideales para aplicaciones agrícolas. Los codificadores incrementales opcionales permiten un posicionamiento altamente preciso. Para la conexión en red de los sistemas de accionamiento están disponibles varios controladores, p. ej. con interfaz CANopen.