Diseño de un sistema mecatrónico multigripper para el trasplante de plantines de alcachofa en bandejas multicelda en el proceso de repique de los viveros industriales de La Libertad
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Date
2021-10
Authors
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Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
El trasplante de plantines es una tarea fundamental en los viveros industriales, y se aplica
fundamentalmente en el proceso del control de calidad de los plantines que luego serán
llevados a los fundos de los principales agroindustriales del país. El control de calidad
de los plantines requiere de operarios con experiencia a fin de determinar de forma más
precisa la calidad de cada plantín. El no disponer de la cantidad necesaria de recurso
humano especializado genera cuellos de botella afectando con ella la productividad. En
este trabajo se presenta el diseño, simulación e implementación de un sistema multigripper (tres grippers) para el trasplante de alcachofas. El que estará acoplado a un robot
cartesiano como su efector final. Primero, se identifican las necesidades funcionales y se
realiza la caracterización del plantín que en este caso es alcachofa del tipo Imperial Star
(por ser una variedad de alcachofa mas producida en los viveros industriales de la región
La Libertad). Segundo, se realiza el diseño conceptual, de configuración y de detalle
integrando en ello actuadores eléctricos. Tercero, se realiza la síntesis dimensional del
mecanismo del gripper optimizando el diseño para maximizar la transmisión de fuerzas.
Cuarto, se diseña e implementa las tarjetas electrónicas controladoras de posición basadas
en control óptimo con un regulador cuadrático lineal y con capacidad para conectarse a
un PLC a través de señales DIO con niveles de voltaje industrial y cuya electrónica está
totalmente aislada para evitar la transmisión de ruido eléctrico. Quinto, se integran todas
las partes previamente mencionadas y finalmente se muestran los resultados de diversas
aplicaciones y se discute sobre ellas. Los resultados de rendimiento del gripper mostraron
una mejora notable respecto a los grippers existentes reportados en la comunidad
científica.
Description
The transplanting of seedlings is a fundamental task in industrial nurseries, and it is
applied fundamentally in the process of quality control of the seedlings that will then
be taken to the farms of the main agroindustrial companies in the country. Seedling
quality control requires experienced operators to more accurately determine the quality
of each seedling. Not having the necessary amount of specialized human resources
generates bottlenecks, thus affecting productivity. In this work the design, simulation and
implementation of a multigripper system (three grippers) for artichoke transplantation
is presented. The one that will be coupled to a Cartesian robot as its end effector. First,
the functional needs are identified and the characterization of the seedling is carried
out, which in this case is an artichoke of the Imperial Star type (as it is a variety of
artichoke most produced in the industrial nurseries of the La Libertad region). Second,
the conceptual, configuration and detail design is carried out by integrating electric
actuators. Third, the dimensional synthesis of the grippers mechanism is performed
optimizing the design to maximize the transmission of forces. Fourth, electronic cards
are designed and implemented based on optimal control with a linear quadratic regulator
and with the capacity to connect to a PLC through DIO signals with industrial voltage
levels and whose electronics are totally isolated to avoid the transmission of electrical
noise. Fifth, all the previously mentioned parts are integrated and finally the results of
various applications are shown and discussed. Gripper performance results showed a
notable improvement over existing grippers reported in the scientific community.
Keywords
Sistema mecatrónico multigripper