Diseño de un vehículo terrestre autónomo para la detección de enfermedades en cultivos agrícolas y aplicación eficiente de pesticidas

Abstract

La presente investigación se fundamenta en la amenaza que representan las enfermedades de las plantas para la seguridad alimentaria y la economía agrícola en Perú, donde las pérdidas superan el 25% y las intoxicaciones por pesticidas entre 2019 y 2022 evidencian riesgos sanitarios significativos. El estudio tiene como objetivo desarrollar un vehículo agrícola autónomo para hileras mayores a 40 cm que optimiza la detección de enfermedades en cultivos y la aplicación localizada de pesticidas. Se plantea la hipótesis de que la integración de metodologías mecatrónicas y principios de Agricultura 4.0 reduce las pérdidas de cultivos y la incidencia de intoxicaciones por pesticidas. La investigación se sustenta en supuestos de agricultura de precisión y en el marco metodológico del diseño mecatrónico VDI 2221, que prioriza la definición de requisitos, el análisis funcional y la generación de soluciones mediante matriz morfológica. Se realiza un análisis de tecnologías disponibles, se define el diagrama funcional y se generan propuestas para cada función del sistema. Se desarrollan y comparan tres conceptos de solución mediante criterios técnicos y económicos para seleccionar el concepto óptimo. El diseño integra subsistemas mecánicos, electrónicos y de control. El concepto seleccionado presenta una estructura y un subsistema de detección/aspersión validados con factor de seguridad mínimo 2, una electrónica que soporta hasta 10 horas de autonomía y un algoritmo de control que permite operaciones autónomas en campo. Se entregan planos y una estimación de costos. La agricultura de precisión impulsa modelos mecanizados que permiten reducir pérdidas, disminuir intoxicaciones y elevar los estándares de calidad de los productos agrícolas.