Novos desenvolvimentos em robotização
A HORSCH vem buscando tópicos como automação e robotização há algum tempo. Michael Horsch nos conta como a ideia do Gantry nasceu, como se desenvolve e onde a jornada levará.
terraHORSCH: Como a HORSCH surgiu com a ideia do Gantry?
Michael Horsch: estamos trabalhando os aspectos da automação e da construção de robôs para agricultura há algum tempo. O gatilho para o Gantry foi um problema que veio principalmente da América do Sul. Por cerca de cinco a seis anos, vendemos nossos Maestros de 18 m por lá, especialmente no Brasil, para grandes agricultores de soja e milho. Esses agricultores entenderam como a estratégia de cultivo razoável funciona em seus campos, eles semeiam diretamente e gerenciam com sucesso as culturas de cobertura. Assim, há mais humus e nutrientes no solo e ele pode reter mais água. As culturas de cobertura se tornaram a chave para o progresso no Brasil – especialmente as misturas corretas de cultura de captura, semeadas adequadamente e no momento certo. Assim, a semeadura direta funciona sem preparo e descompactação a longo prazo. Apenas em solos arenosos você precisa soltar mais o solo – uma passada que você pode usar para depositar fertilizante em camadas mais profundas.
Entretanto, o problema da maioria dos agricultores por lá é que eles não têm funcionários suficientes para o cultivo dos grandes campos. É por isso que eles preferem ter uma ou duas máquinas maiores do que várias pequenas.
O requisito são máquinas com largura de trabalho de 24 m, ou até maiores. Mas do ponto de vista da engenharia, existe um limite mágico: 18 m. Ainda se dobra fácil, o peso da máquina é relativamente baixo e é muito estável. A partir de 24 m, as máquinas se tornam muito pesadas, e o peso é onde você menos precisa dele – no meio. Para poder lidar com as potências durante o processo de dobradura, é onde são necessários muita estabilidade e, logo, peso.
Focamos nesse problema e discutimos o que faria sentido de impedir a máquina de se tornar muito grande e muito pesada, mas ainda pesada o bastante para semeadura direta e, principalmente, com uma boa distribuição do peso por toda a largura de trabalho. É por isso que surgiu a ideia do Gantry. Porém, não o inventamos.
terraHORSCH: De onde a ideia do Gantry veio originalmente?
Michael Horsch: A ideia do Gantry já tem cerca de 40 anos. Desde o início dos anos 1980, venho seguindo esse desenvolvimento na Inglaterra, por exemplo, no National College of Agricultural Engineering emSilsoe. Hoje, além de nós, algumas empresas trabalham essa ideia – com aplicações muito interessantes – e também com o aspecto da automação.
Muitos fabricantes, universidades e startups geralmente focam em pequenos robôs totalmente elétricos. Eles pensam principalmente no uso em clusters. Já existem empresas que os comercializam. Demos uma olhada na Farmdroid e notamos que as pessoas que trabalham lá são jovens muito pragmáticos com formação agrícola. Eles tratam o assunto com uma abordagem muito prática que, na minha opinião, torna tudo viável muito rapidamente. Se você tentar trabalhar teoricamente e perceber coisas em pequenos campos de teste, você progredirá muito lentamente.
Para começar, focamos na largura de trabalho grande, processos de semeadura totalmente automatizados etc.
Semeadoras grandes, de 12 e 18 m, que se dobram para a frente e têm larguras de transporte compactas e grandes tremonhas que aceitam a automação. É claro que temos que continuar fazendo testes e desenvolver ideias. Nos últimos anos, durante os quais realizamos testes com os robôs, uma das nossas primeiras descobertas foi que há poucas economias possíveis em relação ao pessoal. As tarefas só mudam quando você não está mais sentado na cabine, mas você tem que verificar se a máquina faz o que tem que fazer e você otimiza permanentemente os ajustes para um resultado de trabalho ideal – e tudo isso geralmente apenas executando após a máquina.
terraHORSCH: Como será no futuro?
Michael Horsch: Estamos avançando rapidamente, mas ainda há muito trabalho de software para se fazer, por exemplo, em relação ao planejamento de trilha ou detecção de entorno. E há muito know-how. Mas só estamos avançando rápido assim devido aos nossos esforços de testes no campo, especialmente em nossa fazendo própria de testes, a AgroVation.
Já abordamos o assunto da Agricultura de Tráfego Controlado (CTF) mais ou menos 12 anos atrás. Queremos ver se você consegue obter mais eficiência das máquinas e se tem um efeito na estrutura dos solos e, portanto, nos lucros, se você fizer passadas em uma trilha fixa e não dirigir mais pelo restante do caminho. Aprendemos que isso também era a primeira etapa rumo à robótica, que temos que planejar as trilhas e digitalizar os campos.
Do ponto de vista agronômico, entretanto, o Tráfego controlado não atingiu o que esperávamos. Na colheita, faz mais sentido mover as cargas altas em trilhas fixas. Especialmente durante a colheita de milho, ele geralmente está molhado, e o trigo que cresce após o milho sofre. Neste caso, a CTF é muito vantajosa. Vez ou outra, notamos alguns efeitos em solos pesados. Se estivesse úmido e no caso de trilhas fixas, havia pequenos efeitos no desenvolvimento populacional e nos rendimentos em uma faixa percentual de um dígito.O que também era óbvio: se o preparo fosse exclusivamente realizado com CTF, os solos inevitavelmente se tornariam desiguais. Na Austrália, onde os agricultores trabalham há anos com semeadura direta e CTF, os agricultores fizeram as mesmas experiências. Se você dirigir na trilha na mesma direção todo ano, o resultado serão corrugações longitudinais e cruzadas. E isso afeta o preparo e a qualidade da semeadura, assim como a velocidade operacional, por exemplo, ao pulverizar. Também notamos parcialmente que é muito difícil seguir o solo com uma colheitadeira se houver grãos presos. Além disso: Se você dirigir em uma trilha fixa, a trilha – independentemente de onde estiver – se tornará uma "trilha de sujeira". Todo mundo sabe o que surge de uma trilha de sujeira após vários anos. Há buracos, é desigual e, principalmente se estiver molhada, é muito difícil de dirigir nela.
terraHORSCH: Como é a solução Gantry da HORSCH? Como se desenvolveu ainda mais?
Michael Horsch: Nossa motivação era: Não queremos construir nenhuma outra máquina pesada que compacte o solo. Escolhemos a forma Gantry – com duas rodas na frente, duas na traseira, e a estrutura posicionada entre as rodas. No nosso caso, o eixo frontal é mais amplo – fica em uma esteira de 12 m. O eixo traseiro fica em uma esteira de 4 m. O motivo é que, neste caso, não é uma única trilha que é sempre percorrida duas vezes. Como está molhada e você passa pela mesma trilha duas vezes, até mesmo entre as linhas, você pode causar uma bagunça resultando em compactações intensas. Ano passado, perto do Natal, durante o Corona, meu irmão e eu conversamos novamente sobre esse assunto e, de repente, tivemos a ideia de não construir uma semeadora de milho de 24 m – que com rodas tão pequenas e muito peso na seção intermediária só seria um mau comprometimento – mas de projetar a máquina como um robô. É assim que nasceu a ideia do Gantry – de uma forma levemente modificada com a estrutura no meio, etc. No início de janeiro, trouxemos um dos nossos engenheiros de projeto para concluir o projeto e criar a máquina.
terraHORSCH: Como estão as coisas atualmente? Ainda há problemas?
Michael Horsch: Estamos no estágio de teste atualmente. No fim de maio, o Gantry foi enviado ao Brasil para realizar testes em grandes campos. Na Alemanha, as opções para esses testes são poucas – o Gantry é muito largo e não tem homologação para serviço rodoviário.
O que ainda estamos trabalhando é o problema do software. De um ponto de vista técnico, é muito fácil de resolver. Como sempre, o trabalho principal é realizado pelo software. Mas ainda há um longo caminho a percorrer até que o sistema de sensores faça a máquina reagir rápido o suficiente, até que tudo faça o que deveria fazer.
O que é repetidamente comprovado durante os testes de campo é que você pode obter uma eficiência e qualidade de trabalho significativamente maiores se fizer sem uma cabine. A cabine, às vezes, é desviada do uso desejado para descansar um pouco.
Mas a vantagem também é que você ganha muito espaço de instalação. A acessibilidade é consideravelmente melhorada. Você pode acessar tudo – mesmo de baixo. O design da estrutura, especialmente da estrutura principal, é simples, elegante e, acima de tudo, muito estável. Dessa forma, você também pode construir máquinas mais largas. Com o nosso conceito, poderíamos chegar a 30 ou até 36 m. Com as grandes tremonhas, geramos uma cobertura mais ampla e podemos colocá-las onde a maior parte do peso é necessária. Obviamente, no fim, você acabará atingindo um limite do que quatro rodas podem carregar. 40 a 50 toneladas serão críticas nas rodas, especialmente em relação ao processo de giro, se a estrutura de sementes for levantada ou estiver em condições úmidas. Toda a máquina pesa quase 30 t, mais 10 a 15 t de sementes – o peso aumenta rapidamente. Mas, ainda assim, o conceito é mais gerenciável do que um design com peças separadas. Ao semear diretamente, o peso precisa ser distribuído igualmente onde as estruturas das linhas são posicionadas, mesmo do lado de fora. Quanto mais larga for a máquina, maior a dificuldade de colocar isso em prática.
terraHORSCH: Quais setores podem ser automatizados com essas ideias?
Michael Horsch: Em relação à automação, na minha opinião, é importante abordar os tópicos que podem ser colocados em prática mais facilmente, que têm a ver com semeadura, proteção da planta, fertilização e controle mecânico de sementes. O preparo não tem que ser prioridade. Não é tão complicado e é realizado mais ou menos ao mesmo tempo. Para automatizar os processos de colheita, entretanto, é extremamente complicado. Estamos longe de ter uma máquina de colheita sem motorista – independentemente se for uma colheitadeira de batata ou beterraba, ou uma combinada. Neste setor, há fatores demais que influenciam. Qualquer pessoa que já debulhou, por exemplo, grãos alojados com uma colheitadeira, sabe o desafio que é.