Uso de Componentes Inteligentes en RobotStudio® para el Diseño de un Sistema de Agricultura 5.0 en un Entorno Rural

Abstract

Este Trabajo de Fin de Grado plantea el diseño, simulación y análisis de una estación agrícola inteligente, basada en los principios de la agricultura 5.0, brevemente descrita como la integración de tecnologías avanzadas, inteligencia artificial (IA), Internet de las cosas (IoT) y robótica, en la producción agrícola. El objetivo principal es demostrar cómo la automatización avanzada, la robótica industrial y las tecnologías digitales pueden transformar radicalmente las tareas agrícolas tradicionales, incrementando la productividad, reduciendo el impacto ambiental y mejorando la gestión de los recursos. El proyecto se desarrolla mediante el uso del software RobotStudio®, un entorno de simulación de ABB que permite la programación y prueba virtual de robots industriales en entornos personalizados. A través de esta herramienta, se configurará una estación agrícola compuesta por diversos módulos robóticos que se encargan de tareas como la siembra automática, la aplicación de fertilizantes y la recolección de cultivos. Cada robot será programado para una tarea específica gracias a la implementación de lógica condicional, controladores, programación de trayectorias y sensores virtuales. La interconexión entre los distintos sistemas se gestionará mediante una arquitectura basada en eventos y flujos de trabajo optimizados, lo que permitirá una coordinación fluida entre todas las unidades. El modelado de la infraestructura será realizado con el programa de diseño gráfico, SolidWorks, asegurando precisión en los diseños mecánicos elementos dentro de la simulación. La estación agrícola se estructurará en distintas áreas funcionales. En primer lugar, tendremos el área de siembra automática, donde habrá tractores que trabajen la tierra para poder sembrar en ella y en la parte posterior de estos habrá un robot que sembrará semillas de forma coordinada. Más aún, habrá un área de fertilización inteligente, donde se aplicarán nutrientes, y esos mismos robots estarán programados para el regadío. También habrá un sistema de recolección autónoma y una unidad de análisis ambiental, que recopila datos sobre humedad, pH del suelo y temperatura y, finalmente, tendremos un área de limpieza y mantenimiento de maquinaria. Además, se llevará a cabo un estudio técnico-económico para evaluar la viabilidad del modelo. Este incluirá una estimación de costes iniciales, y beneficios operativos a medio y largo plazo. También se desarrollará un análisis de sostenibilidad energética, integrando aerogeneradores de energía eólica para alimentar parte del sistema y se calculará la eficiencia energética y la producción eólica estimada. En resumen, este trabajo propone una estación agrícola 5.0 que combina automatización, eficiencia energética y agricultura de precisión, con el fin de establecer un nuevo estándar en la gestión de explotaciones agrícolas modernas.