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Colheita robotizada de morango

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA 
SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E DE TECNOLOGIA 
CURSO DE AGRONOMIA 
 
 
 
 
 
 
MARÍLIA APARECIDA STROKA 
 
 
 
 
 
ASPECTOS DA COLHEITA ROBÓTICA E SUA APLICAÇÃO NA CULTURA DO 
MORANGUEIRO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA-PR 
2014 
 
 
MARÍLIA APARECIDA STROKA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ASPECTOS DA COLHEITA ROBÓTICA E SUA APLICAÇÃO NA CULTURA DO 
MORANGUEIRO 
 
 
 
 
Trabalho apresentado à disciplina de Processamento de 
Dados, do curso de Agronomia da Universidade Estadual 
de Ponta Grossa, como avaliação parcial para a composição 
de nota referente ao 1º semestre. 
 
Prof.ª Karine Sato da Silva 
 
 
 
 
 
 
PONTA GROSSA-PR 
2014 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
Figura 1 Movimento de corte do pedúnculo: (a) com sucção (b) sem sucção. ....................... 7 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 - Tempo de execução dos movimentos realizados pelo robô colhedor de morangos .. 8 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 5 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ..................................................................................... 6 
2.1. DADOS GERAIS DA CULTURA ................................................................................. 6 
2.2. COLHEITA DO MORANGO ......................................................................................... 6 
2.3. COLHEITA ROBÓTICA DE MORANGO .................................................................... 6 
2.4. ASPECTOS DA COLHEITA ROBÓTICA .................................................................... 8 
2.5. IMPACTO SOCIAL E ECONÔMICO ........................................................................... 9 
3 CONCLUSÃO .............................................................................................................. 11 
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 12 
5 
 
1 INTRODUÇÃO 
A modernização na agricultura, iniciada na década de 60, por meio da adoção de 
insumos mecânicos, químicos e biológicos, continua se difundindo no meio rural, 
contribuindo positivamente para o aumento de rendimentos e para a diminuição do trabalho 
braçal. Hoje com os aspectos voltados para a tecnologia da informação e para a robótica, a 
agricultura brasileira está sofrendo várias modificações incluindo computadores (MEIRA et 
al., 1996). 
A automação de tarefas vem no sentido de trazer conforto e redução da jornada de 
trabalho, além disso, no Brasil os sistemas autônomos têm como uma das maiores diretrizes 
suprir a carência de profissionais em número e qualidade, apesar de ainda existir resistência 
por parte dos agricultores à adesão desta tecnologia (TABILE; INAMASU; PORTO, 2011). 
O desafio da robótica agrícola é atender aos diversos setores da produção driblando as 
infinitas variáveis à que os campos estão expostos, com bons rendimentos e preços acessíveis. 
Entre as áreas de abrangência, a robótica atende a colheita principalmente das grandes 
culturas, porém vem estudando casos de colheitas alternativas para outras espécies, como 
frutíferas e vegetais. 
Vários estudos têm aplicado tecnologia robótica em estufas, como colheita de pepino, 
tomate e berinjela. No entanto, o desempenho e o custo não atendem aos requisitos 
comerciais. Dentre os principais problemas encontrados nas concepções de colheitas 
robotizadas estão a baixa eficiência de trabalho, baixa taxa de sucesso, dano nos frutos, 
dificuldade de detecção na iluminação instável e alto custo. Pensando nisto, em 2003, o 
Instituto de Máquinas Agrícolas, Bio-oriented Technology Research Advancement Institution 
(IAMBRAIN), lançou um projeto para desenvolver um robô colhedor de morango, para 
cultivo vertical (espaldeira) (HAYASHI et al., 2010). 
Este trabalho tem como objetivos descrever alguns aspectos da robótica na agricultura, 
bem como exemplificar seu uso com a colheita robótica de morango. 
 
 
 
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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 DADOS GERAIS DA CULTURA 
O morangueiro pertence à família Rosaceae e ao gênero Fragaria, do qual, a espécie 
cultivada comercialmente Fragaria x ananassa Duch., é um híbrido interespecífico (Fragaria 
virginiana x Fragaria chiloensis) (BRAHM; OLIVEIRA, 2004). De acordo com a FAO 
(2011), a produção mundial em 2006 foi de 3.908.975 toneladas em 262.165 hectares. 
 COLHEITA DO MORANGO 
O morango é uma fruta muito perecível, com alta taxa respiratória e curta vida pós-
colheita. Os danos mecânicos, feridas e batidas durante a colheita, transporte e 
comercialização, deixam a fruta suscetível ao ataque de microrganismos, acusando perdas 
nutritivas, qualitativas e econômicas (CANTILLANO; SILVA, 2010). Portanto, a colheita 
requer alguns cuidados para evitar danos e perdas. Outro fator que tem de ser levado em 
consideração é o estádio de maturidade do vegetal, que provavelmente é um dos fatores mais 
importantes na qualidade do produto final (CENCI, 2006). 
O morango é uma fruta de tipo “não climatérico”, deve ser colhido muito próximo à 
sua maturação de consumo para que suas características organolépticas se expressem de 
forma total. Quando colhido imaturo, permanecerá como tal, sem que aconteça a melhoria de 
sua qualidade comestível (CANTILLANO; SILVA, 2010). 
Entre os fatores de pós-colheita importantes podem ser destacados o ponto adequado 
de colheita, manejo cuidadoso da fruta, temperatura e umidade relativa correta e sem 
flutuações durante o armazenamento refrigerado (CANTILLANO; SILVA, 2010). A colheita 
dos vegetais deve ser realizada nos horários mais frescos do dia e os produtos mantidos 
protegidos de temperaturas elevadas (CENCI, 2006). As frutas para consumo in natura devem 
ser colhidas com cálices para auxiliar na conservação (CANTILLANO; SILVA, 2010). 
 COLHEITA ROBÓTICA DE MORANGO 
O pericarpo de um morango é tão macio que os trabalhadores devem colher os frutos 
com cuidado para evitar dano, e pela manhã, antes que a temperatura aumente. Em algumas 
regiões do Japão, os trabalhadores, por vezes, precisam trabalhar com lanternas no início da 
manhã para selecionarem os frutos maduros dentro os que ali estão. Esses fatores resultam em 
longas horas de trabalho durante o período da colheita. O tempo gasto com a colheita é de 
aproximadamente 5000h/ha, por isso o forte desejo de mecanização e automação (HAYASHI 
et al., 2010). 
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A colheita seletiva requer alta tecnologia e sofisticados robôs, que devem ser 
projetados com capacidades perceptivas humanas, como, por exemplo, calcular a posição do 
fruto, sua maturação e colher sem danificá-lo (HAYASHI et al., 2010). 
O Instituto de Máquinas Agrícolas, Bio-oriented Technology Research Advancement 
Institution (IAMBRAIN), elaborou um robô colhedor de morangos com 1,87m de 
comprimento, 5,45m de largura e 1,54 de altura, capaz de colher nos dois lados do corredor, 
através de um sistema de avaliação de maturação e detecção de estruturas (pedúnculo e fruto). 
O equipamento é composto por uma pinça que colhe o fruto pelo pedúnculo a fim de evitar 
danos no pericarpo, um dispositivo de sucção para segurar o fruto e um sensor fotoelétrico 
para detectar a presença do mesmo. A armazenagem é realizada com uma bandeja quadrada 
de 0,33mcom capacidade para 44 frutos (HAYASHI et al., 2010). 
Figura 1 Movimento de corte do pedúnculo: (a) com sucção (b) sem sucção. 
 
Fonte: HAYASHI, S. et al. Evaluation of a strawberry-harvesting robot in a field test. Biosystems Engineering, 
Japão, v.105, n.2, p.160–171, fev. 2010. 
A fim de solucionar os empecilhos mais frequentes em colheitas robóticas, o robô é 
operado apenas durante a noite para superar a baixa eficiência de trabalho e luzes artificiais 
garantem uma iluminação constante de captura de imagem. Adaptou-se o método de detecção, 
corte e manuseio do pedúnculo para minimizar a lesão das frutas, uma vez que a temperatura 
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durante a noite é menor. A taxa de sucesso alvo foi fixada em 60% (e não mais 100%, o que 
corresponderia a uma operação ideal). Portanto, os frutos restantes seriam selecionados pelos 
trabalhadores. Deste modo, o robô funciona lentamente durante a noite e colhe apenas alguns 
frutos. Em seguida, na parte da manhã, os trabalhadores colhem os frutos restantes 
(HAYASHI et al., 2010). 
Tabela 1 Tempo de execução dos movimentos realizados pelo robô colhedor de morangos 
Tempo de execução de cada movimento 
Operação Tempo de execução (s) 
Colheita do fruto
1
 7.7 
Colocação na bandeja 3.8 
Preparação da bandeja 16.0 
Troca de bandeja 15.0 
Deslocamento de 200 mm 1.0 
Fonte: HAYASHI, S. et al. Evaluation of a strawberry-harvesting robot in a field test. Biosystems 
Engineering, Japão, v.105, n.2, p.160–171, fev. 2010. 
 ASPECTOS DA COLHEITA ROBÓTICA 
Claramente, o desenvolvimento de máquinas para colheita se encaixam em uma 
tendência prolongada que começou no início da década de 1980 do século 20, visando à 
automação das tarefas (VAN HENTEN et al., 2003). 
O trabalho manual em estufas é exigente, especialmente sob más condições 
climáticas. Os empregos disponíveis não são muito prestigiados e o salário é baixo. Portanto, 
torna-se cada vez mais difícil obter pessoal adequado. Estas são razões por que já há muitos 
anos, a pesquisa incidiu sobre a automatização das tarefas mais tediosas e repetitivas na 
produção de hortícolas, dentro e fora de estufas (TILLET, 1993). 
A tecnologia da informação começou a ser aplicada com sucesso nas fazendas com a 
automatização das tarefas de contabilidade, de controle de recursos humanos e de controle de 
estoques e de maquinário. Só anos depois os agricultores e criadores puderam utilizar a 
informática diretamente na produção. Atualmente, com o surgimento de empresas 
especializadas e o trabalho dos órgãos governamentais de pesquisa e de assistência técnica, já 
existe uma quantidade considerável de programas voltados para o campo (MEIRA et al. 
1996). 
 
1
 Os movimentos de colheita incluem captura e processamento de imagem, coleta do fruto e corte do pedúnculo. 
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Vários estudos têm aplicado a tecnologia robótica para campos em estufas 
(HAYASHI et al., 2010). Já foram realizadas pesquisas para a aplicação da robótica em 
colheita de citrus (KOHNO et al.,2011), melões (EDAN et al., 2000), tomates (MONTA et 
al., 1998), pepinos (VAN HENTEN et al., 2003) e berinjelas (HAYASHI et al., 2001) . 
Construir um robô não é apenas uma questão de escolher uma estrutura mecatrônica 
adequada. A automação da colheita requer a adoção de um novo sistema de cultivo de alta 
produtividade (VAN HENTEN et al., 2003). 
O sistema de cultivo tradicional usado para os pepinos em crescimento na Holanda 
foi considerado inadequado para a colheita automatizada. Este sistema de cultivo resulta em 
um dossel muito denso, com um monte de folhas e caules obstruindo a vista e o acesso direto 
ao fruto. Em tais casos, até mesmo, os produtores por vezes, negligenciam frutos que 
poderiam ser colhidos, tornando esta tarefa inviável para um autômato (VAN HENTEN et al., 
2003). Em relação à colheita de morango, estudos prévios propuseram vários tipos de robôs 
para a cultura de substrato elevado (HAYASHI et al., 2010). 
 IMPACTO SOCIAL E ECONÔMICO 
No início da informatização existiu também, e ainda existe, uma grande preocupação 
quanto ao impacto social que ela pode causar, contribuindo para aumentar o êxodo rural. 
Alguns levantamentos demonstram que não existe a dispensa de mão-de-obra (JESUS et al., 
1995; ZULLO JÚNIOR, 1995), apesar de não existir estudos significativos relativos ao 
impacto da informatização no conjunto dos trabalhadores. O que ocorre é a necessidade de 
maior responsabilidade, participação e qualificação do profissional, principalmente no que diz 
respeito à coleta e à manipulação de dados (MEIRA et al., 1996) . 
A incorporação de novas tecnologias, visando à elevação da produtividade e 
qualidade de frutos, é uma preocupação permanente para a maioria dos produtores, 
independentemente do sistema produtivo adotado. No entanto, além de se produzir morango 
com qualidade e em quantidade, é fundamental avaliar a eficiência econômica e a viabilidade 
financeira da exploração (LAZZAROTTO; FIORAVANÇO, 2011). 
Pedersen et al. (2005) trazem comparativos econômicos entre sistemas 
automatizados e tradicionais. Observa-se que o sistema automatizado tem o custo de 
instalação superior ao sistema convencional, entretanto, o custo operacional compensa este 
investimento inicial apresentando uma tendência de ganho econômico durante a vida útil do 
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produto. Salienta-se que, a medida que a demanda de uma tecnologia aumenta, seu custo 
diminui, seja pela diluição do investimento gasto no desenvolvimento da tecnologia, como o 
decréscimo do custo de produção (TABILE; INAMASU; PORTO, 2001). 
Há a necessidade do entendimento que a automação não é uma solução imediatista a 
determinada carência ou problema, mas parte de um projeto gerencial (MEIRA et al. 1996). 
 
 
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3 CONCLUSÃO 
A robótica aplicada no setor agrícola possui papel fundamental no avanço da 
produtividade mundial, principalmente relacionada a mão-de-obra. Pelos diversos motivos 
que tornam as práticas de manejo cansativas, repetitivas ao ser humano, a automação busca 
solucionar este problema, porém não dispensa o uso de pessoas. A capacidade das máquinas 
ainda é limitada e não supera o nível de percepção e inteligência seletiva requerido para 
determinadas atividades. 
O método de cultivo e condução das plantas, não só do morangueiro, é outro aspecto 
essencial. Muitas espécies inviabilizam o uso de autômatos por formarem dossel muito denso 
e prejudicarem as percepções dos sensores e câmeras. 
Deste modo, a robótica na agricultura e na cultura do morangueiro, necessita de 
pesquisa no âmbito da condução de plantas de forma a aliar produtividade e acessibilidade aos 
frutos. Necessita ainda de capacitação dos trabalhadores que venham a manipulá-la, pois não 
trata-se da substituição do homem, mas da superação da carência destes em número e da 
exigência de conhecimento técnico mais apurado. 
 
 
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REFERÊNCIAS 
BRAHM, R.U.; OLIVEIRA, R.P. Potencial de multiplicação in vitro de cultivares de 
morangueiro. Revista Brasileira de Fruticultura, Jaboticabal, v. 26, n. 3, p. 507-510, 2004. 
CANTILLANO, R. F.F.; SILVA, M. M. Documento 318: Manuseio pós-colheita de 
morango. 1.ed. Pelotas: Embrapa Clima Temperado, 2010, p. 36. 
CENCI, S. A. Boas Práticas de Pós-colheita de Frutas e Hortaliças na Agricultura Familiar. 
In: NASCIMENTO NETO, F. do. (Org.). Recomendações Básicas para a Aplicação das 
Boas Práticas Agropecuárias e de Fabricação na Agricultura Familiar.1.ed. Brasília: 
Embrapa Informação Tecnológica, 2006, cap.1. p. 67-80. 
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http://faostat3.fao.org/home/index.html#DOWNLOAD. Acessado em 10/05/2014. 
HAYASHI, S. et al. Robotic harvesting system for eggplants trained in V-shape. Journal of 
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HAYASHI, S. et al. Evaluation of a strawberry-harvesting robot in a field test. Biosystems 
Engineering, Japão, v.105, n.2, p.160–171, fev. 2010. 
KOHNO, Y. et al. Development of a Mobile Grading Machine for Citrus Fruit. Engineering 
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JESUS, J.C.S.; ZAMBALDE, A.L.; SEGRE, L.M.; Considerações estratégicas sobre o 
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SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE INFORMATIZAÇÃO DA AGROPECUÁRIA, 
Anais... Juiz de Fora: Softex 2000, 1995. Disponível em: 
<http://www.agrosoft.org.br/trabalhos/ag95/doc30.htm>. Acessado em: 01 abr. 2014. 
LAZZAROTTO, J. J. ; FIORAVANÇO, J. C. Produção de morango em sistema semi-
hidropônico: estudo de caso para avaliar indicadores econômico-financeiros e riscos 
associados. In: CONGRESSO VIRTUAL BRASILEIRO - ADMINISTRAÇÃO, 8., 2011, 
São Paulo. Anais eletrônicos... São Paulo: Convibra Administração, 2011. Disponível em: 
<http://www.convibra.com.br/upload/paper/adm/adm_2966.pdf>. Acessado em: 01 abr. 2014. 
MEIRA et al. Agroinformática: qualidade e produtividade na agricultura. Cadernos de 
Ciência & Tecnologia, Brasília, v.13, n.2, p.175-194, 1996. 
MONTA, M. et al. Harvesting end-effector for inverted single truss tomato production 
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PEDERSEN, S. M. et al., Agricultural robots: an economic feasibility study. Precision 
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TABILE, R. A.; INAMASU, R.Y.; PORTO, A. J. V. Robótica na agricultura de precisão. In: 
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SP: Embrapa Instrumentação, 2011. cap.12. p. 120-125. 
13 
 
TILLET, N.D. Robotic manipulators in horticulture: A review. Journal of Agricultural 
Engineering Research, Itália, v.55, n.2, p.89–105, jun.1993. 
VAN HENTEN, E. J. et al. Field test of an autonomous cucumber picking robot. Biosystems 
Engineering, Holanda, v.86, n.3, p. 305–313, 2003. 
ZULLO JÚNIOR, J.; A utilização da Informática na agropecuária. In: AGROSOFT’ 95 - 
SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE INFORMATIZAÇÃO DA AGROPECUÁRIA. 
Anais... Juiz de Fora: Softex 2000, 1995. Disponível em: 
<http://www.agrosoft.org.br/trabalhos/ag95/doc47.htm>. Acesso em: 01 abr. 2014.