Robot autónomo para la recolección de manzanas

Las soluciones de medición y sensores de SIKO no solo se encuentran en aplicaciones industriales establecidas, SIKO GmbH también apoya actualmente un proyecto de investigación y desarrollo agrícola con dos codificadores rotatorios de su gama para máq

“AurOrA” (Autonomous Orchard Assistant Altes Land) es un pequeño vehículo autónomo que en el futuro se moverá de forma independiente alrededor de los huertos frutales y detectará las cajas de fruta llenas, las recogerá y las llevará a un punto de descarga definido. El robot alivia la carga de los trabajadores de la cosecha y les permite concentrarse en tareas más desafiantes. La tecnología y la automatización deberían ayudar cada vez más a evitar actividades monótonas y agotadoras y están destinadas a facilitar significativamente el trabajo de los fruticultores. La idea del proyecto surge de la práctica: el agricultor de frutas Johann Schröder de Jork en la región "Altes Land" al suroeste de Hamburgo solicitó ayuda a la Hochschule 21 en Buxtehude para desarrollar un vehículo autónomo de este tipo. El proyecto se lanzó en colaboración con el fabricante de equipos agrícolas PWH de Jork en febrero de 2020. La demanda de soporte técnico es alta entre los propietarios de huertos frutales y, por lo tanto, se pretende que el proyecto se convierta en un producto rentable y listo para el mercado a mediano plazo. El objetivo concreto del proyecto, sin embargo, es entregar un prototipo funcional para enero de 2023 en primera instancia, que demostrará su viabilidad práctica. El proyecto está financiado a través del programa de financiación ZIM del Ministerio Federal de Economía.

Segundo hito: el robot conduce de forma autónoma

El proyecto se encuentra actualmente en el último tercio de la etapa de planificación, habiendo alcanzado su segundo hito: el robot ya puede operar en gran medida de forma autónoma en un huerto. Se sigue trabajando en evitar colisiones y detectar las condiciones del suelo, para evitar que las ruedas se atasquen en un suelo embarrado, por ejemplo, o que se desvíen a una zanja. El hito número tres será recoger una caja y transportarla.

Un proyecto de desarrollo de este tipo siempre plantea desafíos particulares, desde la coordinación de los intereses de varias fincas frutícolas, que a menudo tienen procesos de cosecha muy diferentes, hasta problemas con la infraestructura, como un estándar de teléfono celular estable para que el robot pueda recibir GPS. datos y comunicarse con el operador, hasta dificultades prácticas en la operación diaria al aire libre (condiciones climáticas, nieve, lluvia, sol, condiciones del suelo).

SIKO apoya proyectos orientados al futuro

Se necesitan sensores que lleven a cabo diversas tareas de medición para un vehículo que funcione de forma autónoma. El especialista en medición y sensores SIKO fue llamado para trabajar en la detección del ángulo de dirección y el posicionamiento de los portacajas. Con muchos años de experiencia en máquinas móviles y tecnología de máquinas agrícolas, SIKO pudo contribuir con su experiencia a la fase de planificación y, finalmente, ideó dos tipos de codificadores rotatorios adecuados que respaldan estas importantes funciones. Alexander Kammann, asistente de investigación en la hochschule 21, aprecia el trabajo de los expertos de SIKO: “Nos sorprendió gratamente la voluntad de SIKO de apoyar proyectos orientados al futuro y su compromiso al ofrecer su asesoramiento. Al principio, ni siquiera estábamos seguros de qué requisitos teníamos realmente de los sensores. Trabajamos todo esto y lo definimos juntos”.

Codificador rotatorio robusto para condiciones ambientales difíciles

En primer lugar, los sensores potenciales deben ser extremadamente robustos y resistentes frente a las duras condiciones exteriores (barro, polvo, lluvia, sol fuerte, irregularidades en el suelo). Los componentes de la gama PURE.MOBILE de módulos de sensores de SIKO son especialmente adecuados para su uso en máquinas móviles en condiciones ambientales adversas. En la parte trasera del vehículo se monta una rueda doble que puede girar y controlar así la dirección. El ángulo de dirección se registra, procesa y envía al controlador mediante el codificador rotatorio magnético WV5800M. Se trata de un codificador rotatorio multivuelta mediante el cual se pueden detectar de forma absoluta incluso varias rotaciones. Si se interrumpe el suministro eléctrico, porque las baterías están descargadas, por ejemplo, el ángulo de dirección previamente establecido todavía está presente. Sin un codificador absoluto, esto se configuraría incorrectamente como el ángulo de cero grados cuando el vehículo se arranca nuevamente. El principio de medición magnética cumple los requisitos de robustez y resiliencia. La alta precisión y confiabilidad del codificador rotatorio también impresionó al equipo, lo que significa que el vehículo siempre ajusta su ángulo de dirección para que se mantenga en su camino definido, sin fallas ni desviaciones inaceptables de las tolerancias. Para aumentar aún más la seguridad en la interacción con las personas que trabajan en el huerto, la variante de seguridad WV58MR del codificador rotatorio con detección de posición redundante se utilizará en vehículos futuros para evitar fallas de manera confiable. En la fase de desarrollo, la atención se centró inicialmente en la viabilidad técnica, por lo que el codificador rotatorio sin el estándar de seguridad era adecuado. El punto a favor de los modelos SIKO: los dos codificadores rotatorios tienen un diseño idéntico, por lo que no es necesario realizar ajustes mecánicos en la aplicación al intercambiarlos. También se requería una interfaz CANopen para el sistema de detección del ángulo de dirección para poder usar tantos componentes electrónicos estándar como fuera posible, reemplazarlos rápidamente e integrarlos en el bus del sistema.

Sensores de posición para los “flippers”

El segundo codificador rotatorio SIKO, el AH25S, es aún más pequeño y compacto, pero no menos robusto. Es un codificador rotatorio de una sola vuelta que monitorea la posición de los soportes de las cajas, los llamados flippers. La caja de fruta llena se recoge en cuatro puntos con una aleta para cada uno. Cuando el robot se mueve sobre la caja y los soportes con resorte la tocan, las aletas giran hacia un lado, luego se abren automáticamente y luego se ubican debajo de las cuatro esquinas de la caja para recogerlas. Para poder transportar la caja con seguridad, se debe conocer la posición de cada flipper: ¿ha girado realmente hacia atrás o se ha atascado? ¿Están las cuatro aletas debajo de la caja para asegurarse de que se levante correctamente? El espacio es muy limitado, por lo que se requería un codificador rotatorio en miniatura que pudiera usarse directamente sin un soporte especial. Un codificador analógico es adecuado aquí, ya que los datos son menos críticos que los proporcionados por el sensor del ángulo de dirección.

Una herramienta de cosecha con valor añadido real

Muchos pequeños engranajes tienen que encajar en un proyecto de desarrollo de este tipo para convertir una vaga idea en un producto técnicamente perfecto, que en el futuro pueda utilizarse con una relación costo-beneficio equilibrada en numerosos huertos. Para ofrecer un verdadero valor añadido a las explotaciones, la intención es utilizar “AurOrA” también para otros trabajos de mantenimiento, como el mulching y la siega o como apoyo para la plantación de nuevos árboles. Por lo tanto, es posible un uso efectivo prácticamente durante todo el año y no se limita solo al tiempo de cosecha.

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