Integrating advanced robotics for precision agriculture and sustainability: A MINA efforts divulgation compendium

Abstract

Agricultural production is a cornerstone of Uruguay's economy, contributing significantly to its GDP with an impact of approximately 11 points. This sector is characterized by its high technological demand and a declining labor force. Traditionally, the agricultural workforce has not required extensive technical skills, but the rapid advancement of technology necessitates a shift towards more technologically adept labor. Thus, the adoption of advanced technologies and the retraining of the workforce are imperative. Labor retraining within the agricultural domain is essential to fortify the sector's competitiveness, sustainability, and resilience amidst contemporary challenges. Precision agriculture advocates integrating cutting-edge technologies to optimize crop management and agricultural resource utilization. Implementing autonomous robotics has the potential to mitigate labor requirements, foster workforce technological education, and propel advancements toward precision agriculture. Founded in 2013, the MINA group at the Faculty of Engineering of the University of the Republic (Uruguay) has been actively engaged in robotics projects tailored for agricultural applications. Initially focusing on orchards of pome fruits from 2013 to 2023, the group undertook tasks such as harvest support and estimation of harvest quantity and quality. Subsequently, efforts have been directed towards pest control measures targeting pests such as birds and ants, and weed management. This paper delineates the intricacies of these distinct projects, elucidating the technologies employed and developed, outlining achieved results to date, and envisaging the potential for widespread adoption of this technology at a feasible cost.

La producción agropecuaria es una piedra angular de la economía uruguaya que contribuye significativamente a su PBI con un impacto de aproximadamente 11 puntos. Este sector se caracteriza por su alta demanda tecnológica y una mano de obra en declive. Tradicionalmente, la mano de obra agrícola no ha requerido grandes conocimientos técnicos, pero el rápido avance de la tecnología hace necesario un cambio hacia una mano de obra más formada en tecnología. Así pues, la adopción de tecnologías avanzadas y la reconversión de la mano de obra son imperativas. La reconversión de la mano de obra en el ámbito agrícola es esencial para reforzar la competitividad, la sostenibilidad y la resistencia del sector en medio de los retos contemporáneos. La agricultura de precisión aboga por integrar tecnologías innovadoras para optimizar la gestión de los cultivos y la utilización de los recursos agrícolas. La implementación de la robótica autónoma tiene el potencial de mitigar las necesidades de mano de obra, fomentar la educación tecnológica de los trabajadores e impulsar los avances hacia la agricultura de precisión. Fundado en 2013, el grupo MINA de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de la República (Uruguay) ha participado activamente en proyectos de robótica enfocados en aplicaciones agrícolas. Inicialmente centrado en montes de frutales de pepita desde 2013 hasta 2023, el grupo emprendió tareas como el apoyo a la cosecha y la estimación de la cantidad y calidad de la cosecha. Posteriormente, los esfuerzos se han dirigido a medidas de control de plagas en pájaros y hormigas, y a la gestión de malezas. En este artículo se describen los aspectos más sobresalientes y las complejidades de estos proyectos, se explican las tecnologías empleadas y desarrolladas, se esbozan los resultados obtenidos hasta la fecha y se vislumbra el potencial de adopción generalizada de esta tecnología a un coste viable.

A produção agrícola é uma pedra angular da economia do Uruguai, contribuindo significativamente para o seu PIB com um impacto de aproximadamente 11 pontos. Este sector caracteriza-se pela sua elevada exigência tecnológica e por uma mão de obra em declínio. Tradicionalmente, a mão de obra agrícola não exigia grandes competências técnicas, mas o rápido avanço da tecnologia exige uma mudança para uma mão de obra mais tecnologicamente apta. Assim, a adoção de tecnologias avançadas e a reconversão da mão de obra são imperativas. A reconversão da mão de obra no domínio agrícola é essencial para reforçar a competitividade, a sustentabilidade e a resiliência do sector face aos desafios contemporâneos. A agricultura de precisão defende a integração de tecnologias de ponta para otimizar a gestão das plantações e a utilização dos recursos agrícolas. A implementação da robótica autônoma tem o potencial de mitigar os requisitos de mão de obra, promover a educação tecnológica da força de trabalho e impulsionar os avanços em direção à agricultura de precisão. Fundado em 2013, o grupo MINA da Faculdade de Engenharia da Universidade da República tem estado ativamente envolvido em projetos de robótica focados em aplicações agrícolas. Inicialmente centrado nos pomares de pomóideas de 2013 a 2023, o grupo realizou tarefas como o apoio à colheita e a estimativa da quantidade e qualidade da colheita. Posteriormente, os esforços foram direcionados para medidas de controlo de pragas, como aves e formigas, e para a gestão de ervas daninhas. Este documento delineia as complexidades destes projetos, elucidando as tecnologias utilizadas e desenvolvidas, delineando os resultados alcançados até à data e prevendo o potencial de adoção generalizada desta tecnologia a um custo viável.