Diseño y desarrollo de un sistema de aplicación variable de producto para el tratamiento selectivo de malas hierbas

Abstract

Este proyecto se ha realizado en el Centro de Automática y Robótica (CAR CSIC-UPM)y ha consistido en el diseño, construcción y control de una barra de cuatro tramos de pulverización selectiva de herbicida incorporada a un vehículo de tratamiento. De esta formase consigue un vehículo de tratamiento capaz de actuar solo sobre los puntos necesarios, minimizando así los gastos, el uso de fitosanitarios y el tiempo de trabajo. El sistema va avanzando por el terreno y, a partir de la consulta de un mapa de actuación previamente elaborado y consultar su posición GPS periódicamente, acciona las válvulas correspondientes. Es decir, las válvulas se abren en aquellas coordenadas que coinciden con posiciones donde el mapa de actuación indica la presencia de malas hierbas a tratar. El sistema completo está formado por diversos sistemas más pequeños. Estos son, el sistema hidráulico, el sistema de las válvulas, el sistema GPS, el sistema de control, la fuente de alimentación y el vehículo. El sistema hidráulico está formado por el depósito donde se transporta el herbicida disuelto en agua, la bomba que mantendrá la presión necesaria en el sistema para que las válvulas puedan pulverizar el producto. El sistema de las válvulas está compuesto por las cuatro electroválvulas y la barra sobre la que se fijan. Recibe órdenes del sistema de control y las ejecuta. El sistema GPS, consiste en un receptor GPS que se encarga de recibir las coordenadas geográficas del vehículo en tiempo real y enviarlas al sistema de control cuando éste las consulta. El sistema de control, incluye el circuito electrónico diseñado para el control de las válvulas y una Raspberry Pi modelo B+ que, gracias al software desarrollado, se encarga de consultar cada subsistema y el mapa de actuación para tomar las decisiones adecuadas para llevar a cabo la tarea de pulverización correctamente. Para la alimentación de todos los sistemas se ha usado una batería recargable de 12V,y un convertidor DC-DC cuando ha sido necesario adaptar la tensión. Y el vehículo utilizado ha sido un quad sobre el que se han montado el resto de sistemas. Tras el diseño y montaje de cada subsistema se llevaron a cabo una serie de pruebas para comprobar y ajustar su funcionamiento. Para las pruebas del software desarrollado se implementó un programa auxiliar para simular el movimiento del vehículo de tratamiento por el campo a tratar y comprobar si las decisiones tomadas por el bucle de control eran correctas. Los resultados de estas simulaciones se han representado para facilitar su interpretación. Además una vez comprobado el funcionamiento de cada subsistema se ensayó el prototipo completo en un terreno de las instalaciones del CAR. Los resultados obtenidos, satisfactorios, se muestran y explican en esta memoria. Los requisitos fundamentales de este prototipo han sido obtener un sistema de uso sencillo, adaptable a diferentes vehículos o sistemas hidráulicos y fiables, ya que debe garantizar el correcto tratamiento de las malas hierbas. El objetivo final de este proyecto es el desarrollo de un sistema que facilite el acceso del pequeño y mediano agricultor a la Agricultura de Precisión, es decir, a la incorporación de las nuevas tecnologías a la agricultura.