La agricultura moderna enfrenta desafíos considerables relacionados con la demanda creciente de mano de obra, la estacionalidad de la cosecha y la necesidad de automatización para optimizar la producción. En este contexto, el desarrollo de herramientas robóticas innovadoras para la cosecha de frutos delicados como las fresas ha cobrado especial relevancia. Una de las más destacadas innovaciones recientes es la herramienta de cosecha impulsada por láser, diseñada especialmente para fresas cultivadas en mesa, que combina precisión, rapidez y un diseño compacto que potencia la accesibilidad en entornos de cultivo controlados. La industria agrícola ha buscado históricamente soluciones que permitan automatizar el proceso de cosecha para minimizar los costos laborales y evitar pérdidas por recolección tardía o daños en el fruto. En cultivos de fresa, donde el fruto es especialmente delicado, los métodos tradicionales de agarre o succión pueden resultar voluminosos, imprecisos o incluso dañinos para la fruta.
La introducción de una herramienta que utiliza un rayo láser enfocado para cortar el tallo de la fresa a distancia representa un avance significativo. Esta tecnología ayuda a evitar el contacto físico invasivo que puede perjudicar la calidad del fruto mientras mantiene una alta tasa de éxito en la cosecha, incluso con imprecisiones en la localización de la fruta de hasta ±15 mm. El diseño compacto de la herramienta, con un ancho efectivo de interacción de apenas 35 mm, permite que el dispositivo se desplace eficazmente entre los cultivos en mesa, habituales en los invernaderos y túneles agrícolas. Esta reducción en el tamaño del cabezal de la herramienta mejora la maniobrabilidad y la capacidad de «atrapar» el tallo mediante una ranura especialmente diseñada que lo sostiene mientras un láser de alta potencia se activa para su corte preciso. Esta ranura, fabricada en acero dulce por sus propiedades térmicas, permite que el calor generado por el láser se concentre en el tallo evitando daños colaterales y ayudando a eliminar posibles virus vegetales, además de prevenir la fusión de componentes plásticos adyacentes.
El proceso operativo comienza con la localización del fruto mediante un sistema de visión basado en dos cámaras RGB-D colocadas en posiciones estratégicas para generar una nube de puntos 3D, que facilita la identificación precisa de las fresas en el espacio. Este sistema de percepción asegura un reconocimiento robusto incluso en condiciones de iluminación variables y con frutas en diferentes posiciones dentro del área de cultivo. La información obtenida permite al brazo robótico de seis grados de libertad posicionar la herramienta con precisión relativa para rodear la fresa desde abajo, elevarla y asegurar el tallo dentro de la ranura v-shaped. Posteriormente, la herramienta activa el láser y el sistema realiza un movimiento oscilante con la lente convexa para cortar el tallo en segundos. La detección de la fruta desprendida se realiza mediante sensores infrarrojos que interrumpen un haz de luz, asegurando que el corte se detenga inmediatamente al lograr la separación, optimizando así la velocidad y minimizando posibles daños.
Los estudios experimentales realizados para optimizar la configuración del láser, específicamente el diámetro del punto focal, revelaron que existe un tamaño óptimo aproximado entre 0.8 y 1.0 mm. Este ajuste busca maximizar la velocidad de penetración en el tallo y la eficiencia de corte, considerando también la conservación del calor y la distribución del mismo en el tejido vegetal. A través de pruebas con diferentes diámetros y múltiples iteraciones, se determinó que un punto focal de 0.
9 mm proporciona un equilibrio ideal, permitiendo tiempos promedio de corte del tallo de aproximadamente 2.3 segundos. En cuanto a la rapidez total del sistema, incluyendo los movimientos mecánicos del robot para posicionar la herramienta en la ubicación específica de cada fresa, los ciclos de cosecha se completan en un promedio de 8.02 segundos con el robot operando a la mitad de su velocidad máxima por motivos de seguridad y estabilidad del sistema. Esta cifra es competitiva frente al rendimiento humano, que puede alcanzar ciclos de cosecha de 1.
2 segundos pero solo durante períodos muy cortos debido a la fatiga. Los sistemas robóticos, en cambio, son capaces de operar por turnos prolongados, alcanzando niveles de productividad similares o superiores durante jornadas mucho más extensas. Desde una perspectiva ecológica y de mantenimiento, la incorporación del corte por láser también aporta beneficios significativos en comparación con los sistemas mecánicos convencionales. El láser, al no requerir partes móviles de contacto directo para el corte, disminuye el desgaste de herramientas, la necesidad de reemplazos frecuentes y reduce la posibilidad de contaminación cruzada entre plantas mediante la eliminación de virus en el sitio de incisión debido a las altas temperaturas alcanzadas que pueden superar los 180 grados Celsius. Además, el tipo de herida que queda en el tallo tras el corte láser conserva mejor el contenido hídrico del fruto, lo que puede contribuir a prolongar la vida útil de las fresas cosechadas.
Este enfoque innovador en la robótica agrícola abre la puerta para mejoras y desarrollos futuros, tales como la integración de sistemas láser más potentes de hasta 100 vatios, que podrían reducir aún más el tiempo de corte y, por consiguiente, el ciclo total de cosecha. También se plantea la sustitución del brazo robotizado de 6 grados de libertad por sistemas lineales de tres ejes para optimizar el movimiento y simplificar el control del sistema. En paralelo, se reconoce que mejorar los algoritmos de identificación y segmentación de fruta mediante técnicas avanzadas de aprendizaje profundo puede complementar la pequeña huella de la herramienta para obtener un sistema más eficiente y robusto. La automatización de la cosecha con sistemas basados en láser se presenta como una solución prometedora para la agricultura de precisión y sustentable. Además, la posibilidad de montar esta herramienta en plataformas móviles asegura su versatilidad para operar en distintos entornos productivos, desde mesas en invernaderos hasta posibles aplicaciones en campo abierto bajo condiciones controladas, mediante ajustes adecuados.
La combinación de un diseño minimalista, alta precisión y el uso de la tecnología láser para el corte remoto del tallo, posiciona a esta innovación como una alternativa viable frente a los métodos tradicionales, contribuyendo a disminuir la dependencia de la mano de obra estacional y a maximizar la calidad y cantidad de la producción de fresas. De cara al futuro, la investigación y desarrollo en esta área puede transformar significativamente la manera en que se cultivan y cosechan productos delicados, logrando no solo mejoras productivas, sino también beneficios económicos y medioambientales para el sector agrícola.
