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Desarrollo de Brazo Robotico
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7/18/2019 Desarrollo de Brazo Robótico Para La Cosecha de Ají Paprika
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Juan Carlos Lope Choquehuanca – Ing. Industrial - UCSM
23/08/2015
DESARROLLO DE BRAZO
ROBÓTICO PARA LA
COSECHA DE AJÍ PAPRIKA
Sistemas y Tecnologías de la Información
El presente informe de investigación presenta los fundamentos de interacción
mecatrónica entre las áreas de visión artificial y control de robots, para laautomatización del proceso de la cosecha del ají paprika o afines. Asimismo se
presenta el estado actual de desarrollo de esta tecnología.
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Desarrollo de brazo robótico para lacosecha de ají paprikaSistemas y Tecnologías de la Información
INTRODUCCIONEn los últimos tiempos, la falta de mano de obra disponible para la cosecha manual dediversos productos agrícolas, ha forzado el desarrollo de alternativas a esa actividad. Larobótica ha sido empleada en diversos países como sustituto del hombre y en la presenteinvestigación se ilustran los fundamentos para su aplicación en los campos de cultivo, asícomo su desarrollo con la finalidad de adaptar esta tecnología en el Perú.
OBJETIVOSObjetivo generalDesarrollar un robot agrícola que integre unsistema de visión mediante el cual se puedaefectuar tareas de búsqueda reconocimientoy recolección del producto eficientemente.
Objetivos específicos La fabricación de un robot articulado con los grados de libertad necesarios y un
actuador final que permita efectuar el corte de los vegetales. Desarrollar una plataforma de tres grados de libertad al robot con la finalidad de
darle un desplazamiento óptimo en el campo de cultivo. Desarrollar un sistema de visión por computadora capaz de detectar la ubicación y
el tono de los vegetales maduros que serán recolectados.
DESARROLLOFundamentosBrazo Robótico Articulado
Un brazo robótico es un tipo de brazomecánico, normalmente programable, confunciones parecidas a las de un brazohumano; este puede ser la suma total delmecanismo o puede ser parte de un robotmás complejo. Las partes de estosmanipuladores o brazos son interconectadasa través de articulaciones que permiten,tanto un movimiento rotacional (tales comolos de un robot articulado), como unmovimiento traslacional o desplazamiento
lineal.
La implementación de sensores unida alaumento en la potencia de computaciónpermite que sistemas robóticos puedandesempeñar tareas que hasta ahora solopodían ser encargadas a una persona.
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Sistema de visión computarizadoEs un sistema que captura imágenes porcomputadora, luego mediante un procesollamado binarización se detecta el colorprogramado y junto al apoyo de sensores
ubicados en el brazo robótico, estima ladistancia a la cual se encuentra el vegetal acolectar, asimismo distingue (mediante elcolor) un fruto maduro de otro que no lo está.
FuncionamientoLa secuencia básica de trabajo se detalla acontinuación
1. El robot comienza escaneando elambiente en busca de objetos
mediante movimiento preprogramados cubriendo toda un área de interés.2.
En caso no se encuentre ningún objeto con las características programadas se envíauna señal para que el móvil se mueva a una siguiente posición y realice un nuevoescaneo.
3.
En caso se encuentre un objeto con las características mencionadas, el robot entraen una rutina con la finalidad de centrarlo.
4.
Una vez centrado los sensores determinan la distancia a la que se encuentra conrespecto al actuador de sujeción.
5.
Luego se realiza una extrapolaciónpara determinar las coordenadasdel objeto y se calculan losmovimientos necesarios del robotpara poder ubicar al actuador enesa posición.
6.
El actuador sujeta, corta y suelta elobjeto en la ubicación deseada.
7. Se continúa escaneando.
Control del brazo robóticoEn la mayoría de los robots de tipo articulado se utiliza de
forma estándar la parametrización Denavit- Hartenberg yaque describe de forma satisfactoria la geometría del robot.Es una potente herramienta matemática que permite elmodelado y programación de forma satisfactoria.
Control por retroalimentación visualEl control por retroalimentación permite los movimientosdel brazo robótico mediante el uso de un sistema de visión(conformados por un sensor de visión y un sensor dedistancia) con la finalidad de cosechar ají paprika.
El algoritmo de control permiteque el robot pueda ejecutar susmovimientos de manera rápiday precisa.
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Prototipos en pruebasDe momento los prototipos funcionan a una velocidad ligeramente inferior a la que seconsideraría normal al entrar en producción para evitar dañar las plantas o a algún operariomientras todavía se encuentran en la fase de desarrollo.
Estos robots funcionan como tantos otros bajo un sistema operativo Linux y usando ROS(Robotic Operating System), un software en el que desarrolladores de todo el mundo han idoañadiendo funciones típicas de estos aparatos y que puede usarse para un desarrollo másrápido, por ejemplo de los sistemas de movimiento, reconocimiento de objetos o sensores.
AmenazasLos agricultores y recolectorespueden ver en estos aparatos unaamenaza o unaoportunidad. Según los cálculos deCrops (proyecto destinado a lainvestigación de estos prototipos),la versión definitiva de este tipo derobot, sería capaz de recolectarunos 10 pimientos por minuto (unocada 6 segundos) y sería rentable si
su precio total bajara de los 200.000 euros más o menos, calculándole una vida útil de unoscinco años.
Proyecto de investigación para los robot tipo cosechadorEl proyecto de investigación
CROPS, «Clever Robots forCrops», que está financiadopor la Comisión Europea,podría ofrecer una soluciónpara automatizar elprocedimiento de la cosecha.El objetivo es conseguir unaplataforma robóticaconfigurable, modular einteligente que detecte demodo eficaz tanto las frutas
como los obstáculos y otrosobjetos. Esto le permitiríanavegar y cosechar demanera autónoma en lasplantaciones e invernaderos. Asimismo, la plataforma robótica debe poder tratar con pesticidas determinados lugares demanera selectiva.Como especialista en automatización y experto en la técnica de manipulación, Festo apoyael proyecto con el desarrollo de dispositivos de corte y agarre. Entre los colaboradores seencuentran también la Universidad Técnica de Múnich, la Universidad de Wageningen, lainstitución de investigaciones CSIC y la empresa FORCE-A.
El proyecto de investigaciónCROPS ha desarrollado con sus
demostradores una buena basepara la cosecha automatizada
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CONCLUSIONES La tecnología actual con respecto a la automatización de las actividades de cosecha
se encuentra en vías de desarrollo.
El proyecto es viable en cuanto a recursos, pero involucra muchos conceptos de
matemática avanzada y robótica, lo cual dificulta el diseño de un prototipo quetrabaje en campo. El uso de robot en la cosecha, requiere un estudio más detallado con la finalidad de
eliminar cualquier aspecto no controlado durante la etapa de diseño y que podríanpresentarse una vez que el robot sea probado en el ambiente de trabajo natural.
