Construcción de un prototipo de sistema automático para captura, registro y clasificación de mariposas en el parque metropolitano maría lucia de villavicencio.

Abstract

El siguiente proyecto muestra el desarrollo de un prototipo automático para la captura, registro y clasificación de lepidópteros que habitan el Parque Metropolitano María Lucia (PMML) en Villavicencio – Colombia, mediante la construcción de un prototipo de trampa en físico para captura de lepidópteros y el uso de Redes Neuronales Artificiales (RNA). Inicialmente se seleccionó y adecuó los sistemas mecánicos y electrónicos a la trampa, la especie fue atraída por la comida suministrada por un dosificador dentro de la trampa para poder capturarla, luego se realizó una toma de información por medio de imágenes fotográficas, una vez finalizado el registro se activó un actuador eléctrico para liberar la especie, se estableció la comunicación desde la trampa hasta el servidor para realizar la trasmisión de las imágenes. Al ser recibidas se realizó el tratamiento de la misma, pasando desde una etapa de filtrado, hasta la representación matricial de la imagen en formato RGB (en esta parte se menciona que ya se ha realizado previamente el entrenamiento de la RNA), seguidamente se establecieron los patrones de cada una de las imágenes y se presentaron a la etapa de aplicación de la RNA, posteriormente la RNA identificó los patrones presentados y generó un resultado de decisión, el cual estableció si la especie analizada se encontró en la base de datos o pertenece a una nueva especie. Si la especie analizada está en la base de datos se clasifica de acuerdo a las especies que habitan en el PMMLV, en caso contrario se almacena un nuevo registro a la espera de que se registren los datos característicos por parte del experto, luego se presentaron los resultados del proceso en un aplicativo web, donde se muestra la clasificación de la especie, la fotografía, los datos característicos, ecológicos y ambientales, el lugar, la hora y la fecha del registro de cada especie analizada; finalmente se validaron los resultados presentados con apoyo de un experto del PMMLV. Para la realización de las pruebas se ubico la trampa de mariposas en una columna de hierro la cual estaba enterrada en una caneca llena de tierra para mantener el equilibrio teniendo en cuenta el peso de los materiales y circuitos. A continuación, se mostrará una imagen de lo que se diseñó para adecuar la trampa. Se logro el diseño de un prototipo mecánico y electrónico para la captura, registro y clasificación de mariposas. Para ello utilizamos sistemas eléctricos para la realización de circuitos y funcionamiento de actuadores mecánicos y electrónicos, también utilizamos tres laminas circulares de madera con un diámetro no mas de 30 cm, y por último se adecuo una tela quirúrgica de color negro para que la trampa quede sellada, como resultado final logramos construir el prototipo de un metro de alto con la facilidad de poderlo dividir en dos partes para obtener mayor comodidad al momento de trasportarlo, la primera parte contiene todo el sistema mecánico y electrónico como también el controlador que almacena los datos, y en la segunda parte se encuentra la base donde posa la mariposa mientras se alimenta, también se encuentra ubicada la puerta de la trampa. Para la adecuación de la trampa en el parque y la comodidad de la realización de las pruebas se utilizó una caneca cubierta de tierra, en ella se introdujo un tuvo largo en el cual se instalo los sistemas de comunicación inalámbrica (Access Point), como se muestra en la (Figura 1) el tuvo que sostiene la trampa esta en la parte superior levemente doblado, esto se realizó con el fin de que al momento de instalar el panel solar que alimenta los circuitos que contiene la trampa quede fijamente apuntando hacia arriba y permita la estabilidad de la estructura, por ultimo se coloco la trampa de mariposas en la esquina libre del tuvo para que quedara suspendida sobre el suelo. El desarrollo del prototipo se hizo con el fin de tratar de mejorar el método de registro y clasificación de mariposas ya que la captura se realiza por un método común ya existente que es con trampas Van Someren-Rydon (Figura 11) La diferencia del prototipo que desarrollamos con respecto al método de captura de especies lepidópteras de forma manual es que permitimos por medio de la robótica, la Inteligencia Artificial y el desarrollo de software mostrar resultados fotográficos del análisis de las especies que se encuentran en el PMMLV esto con el fin de intentar no lastimar estas especies para poder realizar su estudio correspondiente, para ello realizamos la captura de la especie, la captura de imágenes fotográficas y la liberación de la especie con el prototipo físico, luego, la clasificación de las imágenes obtenidas de las especies con el aplicativo de escritorio y por último la publicación de los resultados obtenidos en un aplicativo web. This document shows the development of an automatic prototype for the capture, registration and classification of lepidoptera that inhabit the María Lucía Metropolitan Park (PMML) in Villavicencio - Colombia, through the construction of a prototype trap in physics for the capture of Lepidoptera and the Use of Artificial Neural Networks (RNA). Initially it was selected and adapted to the mechanical and electronic systems to the physical trap, the species was attracted to the food supplied to the doser the trap to capture it, then an information was taken through the medium of photographic images, once a After the registration was activated in an electric actuator to release the species, communication was achieved from the trap to the server to perform the transmission of the images. When it was received, the treatment was carried out, passing through a filtering stage, until the matrix representation of the image in RGB format (we have established) the patterns of each one of the images and the stage of the application of RNA, then the RNA, the patterns of information and response are identified. to a new species. If the analyzed species is in the database it is classified according to the species that inhabit the PMMLV, otherwise a new record is stored waiting for the characteristic data to be recorded by the expert, then the results of the process in a web application, showing the classification of the species, the photograph, the characteristic, ecological and environmental data, the place, time and date of registration of each species analyzed; Finally, the results are validated with the support of a PMMLV expert. The design of a mechanical and electronic prototype for the capture, registration and classification of butterflies was achieved. For this we use electrical systems for the realization of circuits and operation of mechanical and electronic actuators, we also use three circular sheets of wood with a diameter of no more than 30 cm, and finally we fit a black surgical fabric so that the trap is left sealed, as a final result we managed to build the prototype of a meter high with the ease of being able to divide it into two parts for greater convenience when transporting it, the first part contains the entire mechanical and electronic system as well as the controller that stores the data , and in the second part there is the base where the butterfly perches while feeding, also the trapdoor is located. For the adaptation of the trap in the park and the convenience of carrying out the tests, an earthcovered caneca was used, in which a long haul was introduced in which the wireless communication systems (Access Point) were installed, as shows in the (Figure 1) the had to hold the trap is in the slightly bent top, this was done so that when installing the solar panel that feeds the circuits contained in the trap is fixedly pointing upwards and allow the stability of the structure, finally placed the butterfly trap in the free corner of the had to be suspended on the ground. The development of the prototype was made with the purpose of trying to improve the method of registration and classification of butterflies since the capture is done by an existing method that is already with Van Someren-Rydon traps (Figure 11) the difference of the prototype that we developed with the human methodology of capture of lepidoptera species manually is that we allow by means of robotics, Artificial Intelligence and software development to show photographic results of the analysis of the species found in the PMMLV this in order to try not to hurt these species to be able to carry out their corresponding study, for this we realize the capture of the species, the capture of photographic images, the release of the species, the classification of the images obtained from the species and the publication of the results obtained in a web application.