Robot autónomo para la recolección de manzanas

SIKO apoya el proyecto de desarrollo de vehículos recolectores autónomos en huertos frutales

Las soluciones de medición y sensores de SIKO no solo se encuentran en aplicaciones industriales consolidadas, sino que SIKO GmbH también apoya actualmente un proyecto de investigación y desarrollo en la agricultura con dos codificadores de su catálogo para máquinas móviles.

«AurOrA» (Autonomer Obstplantagenhelfer Altes Land) es un pequeño vehículo de conducción autónoma que, en el futuro, se moverá por los huertos por sí solo y detectará y recogerá las cajas de fruta llenas y las llevará a un punto de descarga definido. El robot supone un alivio de trabajo para los trabajadores de la cosecha, lo que les permitirá dedicarse a tareas más exigentes. Así se evitan las tareas monótonas y agotadoras gracias a la tecnología y la automatización, lo que facilita mucho el trabajo de los fruticultores. La idea del proyecto surgió de la práctica: el fruticultor Johann Schröder, de Jork, en el Altes Land, al suroeste de Hamburgo, pidió ayuda a la escuela superior «hochschule 21» de Buxtehude para desarrollar un vehículo de funcionamiento autónomo de este tipo. Junto con el fabricante de maquinaria agrícola PWH de Jork, el proyecto se puso en marcha en febrero de 2020. La necesidad de asistencia tecnológica es alta entre los propietarios de huertos, por lo que el proyecto debería convertirse en un producto comercializable y económico a medio plazo. Sin embargo, el objetivo real del proyecto era realizar primero un prototipo funcional antes de enero de 2023 para demostrar su viabilidad técnica. El proyecto está financiado por el programa de financiación ZIM del Ministerio Federal de Economía y Tecnología.

Segundo hito: el robot se desplaza de forma autónoma

Actualmente, el proyecto se encuentra en el último tercio de la planificación, habiendo alcanzado el segundo hito: el robot ya puede funcionar de forma prácticamente autónoma en la plantación. Se sigue trabajando en la prevención de colisiones y en la detección de la superficie, por ejemplo, en terrenos embarrados, para evitar que las ruedas derrapen y el vehículo se quede atascado o se desvíe hacia una zanja. El tercer hito será la recogida de la caja, incluido el transporte.

Un proyecto de desarrollo de este tipo siempre plantea retos especiales, empezando por la coordinación de intereses entre diversas explotaciones de huertos que, a menudo, tienen procesos de cosecha muy diferentes, pasando por problemas de infraestructura como un estándar de radiocomunicación móvil estable para que el robot pueda recibir datos GPS y también comunicarse con el operario, hasta las dificultades prácticas en las operaciones diarias al aire libre (clima, nieve, lluvia, radiación solar, condiciones del subsuelo).

SIKO apoya proyectos adaptados al futuro

Para que un vehículo funcione de forma autónoma, se necesitan sensores que se encarguen de diversas tareas de medición en el vehículo. Se solicitó a SIKO, el especialista en mediciones y sensores, la detección del ángulo de dirección y la detección de la posición de los recogedores de las cajas. Con muchos años de experiencia en la tecnología de maquinaria móvil y maquinaria agrícola, SIKO pudo aportar su experiencia en la fase de planificación y, finalmente, proporcionar dos tipos de codificadores adecuados que apoyan estas importantes funciones. Alexander Kammann, investigador asociado de la hochschule 21, aprecia el compromiso de los expertos de SIKO: «Nos sorprendió positivamente la voluntad de SIKO de apoyar proyectos adaptados al futuro y la cantidad de compromiso de asesoramiento que pusieron en ello. Al principio, no sabíamos exactamente cuáles eran nuestros requisitos para los sensores. Esto se elaboró y definió conjuntamente.»

Codificadores robustos para condiciones ambientales adversas

En primer lugar, los posibles sensores debían ser muy robustos y resistentes a las duras condiciones exteriores (barro, polvo, lluvia, radiación solar intensa, terreno irregular). Los componentes del sistema modular de sensores PURE.MOBILE de SIKO son especialmente adecuados para su uso en máquinas móviles bajo condiciones ambientales adversas. En la parte trasera del vehículo hay una rueda doble que puede girar para crear la dirección. El codificador magnético WV5800M registra el ángulo de dirección, lo procesa y envía al controlador. Se trata de un codificador multivuelta que también puede detectar varias revoluciones de forma absoluta. Si alguna vez se interrumpiera la tensión, por ejemplo, porque las baterías están vacías, el ángulo de dirección previamente ajustado seguirá estando disponible. Sin un codificador absoluto, esto se definiría incorrectamente como un ángulo de cero grados cuando el vehículo se vuelve a poner en marcha. El principio de medición magnética cumple los requisitos de robustez y resistencia. Al equipo del proyecto también le convenció la gran precisión y fiabilidad del codificador, de modo que el vehículo siempre ajusta el ángulo de dirección para poder ejecutar su trayectoria definida, sin mostrar señales de fallo ni tolerancias excesivas. Para aumentar aún más la seguridad, también en la interacción con las personas que trabajan en la plantación, los futuros vehículos utilizarán la variante de seguridad del codificador WV58MR, con detección de posición redundante, en con el fin evitar fallos de forma fiable. Durante la fase de desarrollo, la atención se centró inicialmente en la viabilidad técnica, por lo que el codificador era suficiente sin un estándar de seguridad. El punto a favor de los modelos SIKO: los dos codificadores tienen un diseño idéntico, por lo que no es necesario realizar ajustes mecánicos en la aplicación cuando se tengan que sustituir. También se deseaba una interfaz CANopen para la detección del ángulo de dirección, con el fin de poder utilizar el mayor número posible de componentes electrónicos estandarizados que puedan intercambiarse e integrarse rápidamente en el sistema de bus.

Sensores de posición para las «aletas»

El segundo codificador SIKO AH25S es aún más pequeño y compacto, pero no menos robusto. Se trata de un codificador monovuelta que controla la posición de los recogedores de las cajas, las llamadas aletas. La caja de fruta llena se recoge por cuatro puntos, cada uno de ellos a través de una aleta. Cuando el robot pasa por encima de la caja y esta toca los recogedores con resortes, las aletas giran hacia un lado, luego vuelven a desplegarse automáticamente y se sitúan debajo de las cuatro esquinas de la caja para recogerla. Para transportar las cajas con seguridad, es necesario conocer la posición respectiva de las aletas: ¿han vuelto hacia atrás o se han quedado atascadas? ¿Están las cuatro aletas debajo de la caja para asegurar la recogida? El espacio de instalación es muy limitado, por lo que se necesitaba un codificador en miniatura que pudiera utilizarse directamente in situ sin necesidad de un soporte de montaje especial. En este caso es suficiente un codificador analógico, ya que la información de los datos es menos crítica que la del sensor de ángulo de dirección.

Trabajadores de la cosecha con gran valor añadido

En un proyecto de desarrollo de este tipo tienen que encajar muchos pequeños engranajes para convertir una vaga idea en un producto técnicamente impecable que, además, pueda utilizarse en numerosos huertos en el futuro con una relación coste-beneficio equilibrada. Para poder ofrecer a las explotaciones un verdadero valor añadido, está previsto utilizar también «AurOrA» para otros trabajos de mantenimiento, como cubrir con mantillo y segar, o como apoyo a la plantación de nuevos árboles. Esto significa que se podría utilizar efectivamente durante casi todo el año y no se limitaría a la temporada de cosecha.