Para comprender completamente la evolución y el uso de los drones en diversas industrias, es útil observar su desarrollo histórico. Desde el siglo XIX hasta la actualidad se viene dando su evolución y surgimiento. Los primeros usos fueron con fines militares, y uno de los primeros registrados fue el de los austriacos en julio de 1849, después de que se pusieran en marcha alrededor de doscientos globos aerostáticos no tripulados montados con bombas en la ciudad de Venecia. Los drones, o vehículos aéreos no tripulados, han sido utilizados por los militares desde la Primera Guerra Mundial para la vigilancia remota.
Tras estos avances científicos y tecnológicos, en la última década, los agricultores comenzaron a usarlos para monitorear sus campos, así como para ayudar a los programas de agricultura de precisión (Stehr, 2015). Los vehículos no tripulados o simplemente drones pueden ser aéreos, terrestres o acuáticos. En cualquiera de los casos, estos equipos se encuentran en constante evolución y su aplicación se ha extendido a los diferentes campos del conocimiento humano, en las ciencias e ingenierías, especialmente, el tema que abordamos sobre la agricultura de precisión.
Clasificación de Drones
Se pueden clasificar desde diferentes perspectivas: por el uso, por el tipo de control o por su forma.
Por el Uso:
- Drones militares: Suelen ir armados y con capacidad de bombardeo, aunque otras veces son únicamente para espionaje.
- Drones civiles:
Por el Tipo de Control:
- Autónomo: No necesita de un piloto humano que lo controle desde tierra. Se guía por sus propios sistemas y sensores integrados.
- Monitorizado: En este caso sí se necesita de un técnico humano. La labor de esta persona es proporcionar información y controlar el feedback del drone. El drone dirige su propio plan de vuelo y el técnico, a pesar de no poder controlar los mandos directamente, sí puede decidir qué acción llevará a cabo. Este sistema es habitual en labores de agricultura de precisión y fotogrametría.
- Supervisado: U operador lo pilota, aunque puede realizar algunas tareas autónomamente.
- Preprogramado: Sigue un plan de vuelo diseñado previamente y no hay forma de modificarlo para adaptarse a posibles cambios.
- Controlado remotamente (R/C): Es pilotado directamente por un técnico mediante una consola.
Por su Forma:
- Multirrotores: Son los más usados actualmente. Se componen de varios motores independientes situados en los extremos del aparato. Se suelen clasificar según el número de motores en tricópteros (3), cuadricópteros (4), hexacópteros (6) y octocótperos (8). Su uso es el más extendido debido a su gran estabilidad y la facilidad y cantidad de maniobras que pueden realizar, además de poder volar estáticamente en el lugar que les indiquemos. Su desventaja es el gran consumo de energía que necesitan para mantener el vuelo y su autonomía que suele estar entre los 15 y los 30 minutos. Son ideales en el sector audiovisual y en la inspección industrial.
- Helicópteros: Su forma es la de un helicóptero convencional pero de tamaño pequeño. Está compuesto de un solo motor principal y ello le otorga gran capacidad de carga y autonomía. Existen modelos de combustión interna que pueden volar durante una (1) hora sin repostar. No obstante, su complejidad tanto a nivel mecánico como de control los ha hecho menos accesibles y son los menos utilizados. Ideales para fotogrametría, vigilancia o agricultura de precisión.
- Ala fija: Son aquellos cuya fisonomía es similar a la de un aeroplano. Están compuestos por un cuerpo principal unido a dos alas que les permiten planear y un rotor en cola cuya propulsión puede ser eléctrica o de combustión. Sin duda es el más eficiente aerodinámicamente hablando y el que tiene mayor autonomía de vuelo. Por otro lado, existe el inconveniente de que es el que menor carga puede llevar, tiene menos agilidad de maniobras ya que no puede permanecer inmóvil y necesita una gran superficie para despegar o aterrizar.
Aplicaciones en la Agricultura de Precisión
En la agricultura se requiere información adecuada para cuantificar y decidir sobre el momento y el lugar del riego, siembra, fertilización y cosecha. Una irrigación eficiente puede ayudar a evitar el estrés hídrico de los cultivos, los niveles indeseables de lixiviación de nutrientes y la reducción del rendimiento debido a la escasez de agua, la escorrentía o el riego excesivo (Hassan et al., 2015). Se puede lograr una mayor eficiencia en el uso del agua cuando su aplicación se ajusta de manera precisa a la demanda de agua del cultivo distribuida espacialmente.
Una actividad común en temporada agrícola es la aplicación de fertilizantes (nitrógeno, fosfato, potasa) y micronutrientes (azufre, magnesio, zinc). El fertilizante es aplicado por equipos en tierra (pulverizadores de tractor o sistemas de riego a presión) o por aviones tripulados (Nguyen y Symmons, 1984; Tollner, 2016). Cuando se trata de grandes superficies de cultivos, es adecuado el uso de aviones tripulados para la aplicación de fertilizantes, utilizando una tasa de aplicación constante para todos los campos. La estimación usando drones del estado de los nutrientes del cultivo puede beneficiar directamente la tasa de aplicación al incluir la totalidad del campo.
Sensores Utilizados
Un aspecto importante son los sensores utilizados. No necesariamente han sido producidos y calibrados para la agricultura los sensores que capturan imágenes rojo-verde-azul (RGB) e infrarrojo cercano (NIR). Las fotografías que se toman deben venir geolocalizadas, de tal manera que puedan ser ubicadas exactamente para ser sobrepuestas y con ellas formar el mapa de la plantación. Estos tipos de sensores se encuentran en Go-Pro, Canon, Sony y cualquier otra marca de cámaras. Las cámaras de tipo agrícola tienen filtros especializados que las hacen más costosas. Ejemplos de cámaras especializadas para la agricultura son la Micasense Red-Edge y Parrot Sequoia. Estas cámaras son ligeras y están diseñadas específicamente para la potencia de los drones.
Otro aspecto importante es la ubicación en el terreno: los drones tienen GPS incorporado que dan la localización en el vuelo. En cuanto a los productos de estos vuelos programados, los mapas que se obtienen utilizando drones comerciales son el Índice Normalizado de Vegetación Diferencial (NDVI) o similares. El NDVI es un índice que muestra en forma general el estado de salud de una planta (Mahajan y Bumdel, 2016). Si los valores de NDVI están cerca de 1.0, se espera que la vegetación sea saludable, pero para valores cercanos a 0.0, el mapa muestra suelo desnudo o vegetación estresada. Diferentes cámaras proporcionan distintos valores de NDVI para el mismo campo y tiempo de vuelo, lo que podría inducir a error al usuario. Las cámaras agrícolas, sin embargo, pueden proporcionar un NDVI estándar que es comparable con otras cámaras agrícolas como las de los satélites.
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