Diseño de un sistema automático de control mecánico de malezas en cultivos de algodón

Abstract

El algodón peruano (también llamado “oro blanco”) es considerado como uno de los mejores materiales en la industria textil del mundo. No obstante, en las últimas décadas, nuestro país ha enfrentado una pérdida de competitividad frente a variedades extranjeras y frente a otros cultivos. Una de las razones de este hecho es la escasa tecnología que existe debido a la poca inversión en estas prácticas agrícolas, específicamente en el control de malezas, las cuales pueden afectar hasta en un 90% la cosecha cuando no se efectúa ningún tipo de medida preventiva o correctiva. Dicha tarea es usualmente realizada a través de una labor manual o de un control químico. El primero exige mucho esfuerzo por parte de los trabajadores y demanda, asimismo, mucho tiempo. El segundo es perjudicial para el medio ambiente y requiere que su uso se realice por expertos, aumentando su costo. Es por ello que en el presente trabajo se planteó el diseño de un sistema mecatrónico con autonomía energética capaz de realizar la tarea de remoción mecánica de malezas en un cultivo con 120 cm de distancia entre surcos y 40 cm de distancia entre plantas. El sistema cuenta con un móvil que se moviliza a través de los surcos del cultivo siguiendo una trayectoria definida por el usuario. El control de seguimiento se logra haciendo uso de un sistema de localización y navegación basado en datos de sensores tipo IMU y GPS. El móvil cuenta con un sistema de suspensión basado en un mecanismo diferencial que permite que las ruedas estén siempre en contacto con el suelo. Finalmente, la detección de plantas, que acciona el removedor de malezas, se logra procesando información de una cámara. La metodología del diseño empezó con la delimitación del trabajo y búsqueda de información para poder desarrollar conceptos de solución y elegir el vehículo óptimo. Se definieron las funciones, las lógicas de control, los sensores y actuadores y la estructura mecánica para poder cumplir con los requerimientos propuestos. Como resultado, se tiene un móvil con un costo bajo (tomando en cuenta que actualmente no existen productos comerciales similares), que utiliza los componentes necesarios para darle una autonomía energética al sistema de aproximadamente 2 horas. Las estrategias de control planteadas permiten que el móvil se traslade por el cultivo sin la necesidad de la supervisión o intervención de un operador.