Robô usa luz e inteligência artificial para diagnosticar doenças em algodão e soja 

Um robô que trabalha no escuro, guiado por luz e inteligência artificial, está abrindo novas possibilidades para o monitoramento de lavouras brasileiras. Desenvolvido pela Embrapa Instrumentação, em São Carlos (SP), em parceria com a Cooperativa Mista de Desenvolvimento do Agronegócio (Comdeagro), de Mato Grosso, o LumiBot combina robótica, fotônica e aprendizado de máquina para identificar precocemente a presença de nematoides — parasitas que causam prejuízos bilionários nas culturas de algodão e soja.

O robô será apresentado oficialmente durante o Simpósio Nacional de Instrumentação Agropecuária (Siagro), que começa nesta terça-feira, 14 , no Campo Experimental de Automação Agropecuária da Embrapa Instrumentação. Mais informações sobre o evento podem ser obtidas neste link. 

O sistema opera de forma autônoma: em apenas sete segundos, ilumina e fotografa as folhas das plantas com uma câmera científica RGB, capaz de registrar cores com alta precisão. Em seguida, um software processa as imagens e detecta alterações sutis de cor e de luminosidade associadas ao metabolismo vegetal. Essas variações indicam a ocorrência de estresses bióticos, como o ataque de fungos, bactérias ou nematoides, e abióticos, como deficiência nutricional e falta de água. 

De acordo com a pesquisadora Débora Milori, coordenadora do projeto e chefe do Laboratório Nacional de Agrofotônica (Lanaf), o robô foi projetado para oferecer diagnóstico precoce — antes mesmo que os sintomas sejam visíveis a olho nu. Ela explica que o LumiBot coleta dados e constrói modelos capazes de identificar padrões de fluorescência das folhas com taxas de acerto superiores a 80%, o que possibilita prever a presença do parasita ainda nas primeiras fases de infestação, quando o controle é mais eficaz.

A ameaça invisível

Os nematoides são vermes microscópicos, de 0,3 a 3 milímetros, que vivem no solo e atacam as raízes das plantas, prejudicando a absorção de água e nutrientes. No algodão, as perdas anuais ultrapassam R$ 4 bilhões e, na soja, R$ 27 bilhões, segundo estimativas da Sociedade Brasileira de Nematologia (SBN).

“Geralmente, as perdas mais expressivas associadas aos nematoides são observadas na soja e algodão. No entanto, atualmente já é possível constatar que esses patógenos afetam negativamente a produtividade de praticamente todas as culturas agrícolas do País”, afirma a presidente da SBN, Andressa Cristina Zamboni Machado.

O pesquisador Rafael Galbieri, do Instituto Mato-grossense do Algodão (IMAmt), alerta que algumas propriedades registram até 60% de queda na produtividade em áreas altamente infestadas, o que torna as lavouras inviáveis. O monitoramento tradicional depende de análises de solo e da observação de sintomas nas folhas e raízes — processos lentos, caros e que exigem coleta manual. Por isso, o diagnóstico rápido e automatizado é considerado um passo importante para a agricultura de precisão.

Fotônica no campo

O LumiBot utiliza a técnica de Imagem de Fluorescência Induzida por LED (LIFI), um método não destrutivo que analisa a luz emitida por compostos moleculares das folhas quando estimulados por luz ultravioleta. Essa “assinatura óptica” varia conforme o estado fisiológico da planta, permitindo diferenciar uma infecção de um simples estresse hídrico.

Débora Milori detalha que o robô emite um feixe de luz ultravioleta-visível e captura a resposta luminosa das folhas em um ambiente totalmente escuro. Assim, é capaz de eliminar interferências externas e viabilizar a obtenção de imagens limpas, que revelam alterações metabólicas provocadas pelos nematoides.

O equipamento se movimenta por trilhos instalados entre as fileiras das plantas em casas de vegetação, avaliando uma a uma. Cada imagem registrada é armazenada em um dispositivo externo e identificada com código único para posterior análise. Os dados alimentam modelos de aprendizado de máquina, treinados para reconhecer padrões de fluorescência associados a doenças específicas.

Resultados promissores

Em três anos de experimentos, foram coletadas cerca de sete mil imagens de plantas de algodão e soja. O sistema foi capaz de distinguir infecções causadas por duas espécies de nematoides — Aphelenchoides besseyi e Rotylenchulus reniformis — e de separar esses casos de outras situações de estresse, como falta de água.

A equipe responsável pelo projeto reúne estudantes e pesquisadores de diferentes áreas: engenheiros, físicos, biólogos e biotecnólogos. Entre eles, estão Tiago Santiago, que analisa os dados e treina os modelos de IA; Vinícius Rufino, responsável pela instrumentação; Julieth Onofre, doutora em física e especialista em óptica; e Kaique Pereira, biólogo que conduz os experimentos e o controle dos parasitas.

A próxima fase do projeto prevê o desenvolvimento de uma versão adaptada para uso em campo, acoplada a veículos agrícolas, como pulverizadores do tipo gafanhoto ou rovers autônomos.

Menos químicos, mais sustentabilidade

Além de antecipar o diagnóstico, o LumiBot pode ajudar a reduzir o uso de defensivos químicos. O controle tradicional de nematoides se baseia em produtos aplicados no solo ou nas sementes, que têm custo elevado e eficácia variável. A pesquisadora explica que, com o mapeamento preciso das áreas afetadas, é possível aplicar defensivos apenas onde realmente há infestação, o que representa economia, eficiência e menor impacto ambiental.

O consultor da Comdeagro, Sérgio Dutra, reforça a importância da tecnologia para a agricultura de precisão. Segundo ele, detectar o problema cedo permite uma ação localizada, evitando desperdício e garantindo maior qualidade da produção. Por isso, o LumiBot é uma ferramenta estratégica para tornar o agronegócio brasileiro mais competitivo e sustentável.

Parcerias e inovação

A tecnologia faz parte de um projeto apoiado pela Embrapii Itech-Agro (Integração de Tecnologias Habilitadoras no Agronegócio), unidade da Embrapa Instrumentação que promove parcerias entre empresas e instituições de pesquisa. O protótipo físico foi desenvolvido em conjunto com a empresa Equitron Automação, de São Carlos (SP), especializada em robótica e sistemas embarcados.

A fotônica, área da física que estuda a geração e aplicação da luz, sendo cada vez mais usada na medicina, nas comunicações e na agricultura, está no centro da inovação. Isso porque, de acordo com Débora, a luz tem, como vantagens, ser rápida, sensível a variações biológicas e não ter impacto ambiental. 

“Uma alternativa mais eficiente e econômica seria o monitoramento da área plantada, com a aplicação de estratégias de controle apenas nas regiões efetivamente infestadas. No entanto, ainda não existem equipamentos comerciais capazes de detectar precocemente a presença da doença nas plantas. Nesse contexto, o uso de técnicas fotônicas surge como uma solução promissora”, conclui Débora.