Dispositivo final de poda de hojas para posicionamiento adaptativo en la unión rama-tallo de plantas de tomate
Autores: Sun, Yuhuan; Lu, Wenqiao; Feng, Qingchun; He, Liang; Diao, Hongda; Ma, Yuhang; Chen, Liping
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Dispositivo final de poda de hojas para posicionamiento adaptativo en la unión rama-tallo de plantas de tomate
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Mecanizado
Poda de hojas de tomate
Efector final
Posicionamiento adaptativo
Fuerzas de corte
Robots de poda
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Para abordar las necesidades de la poda mecanizada de hojas de tomate, este documento presenta el diseño de un efector final capaz de posicionarse de forma adaptable en la base de la rama. Este diseño previene de manera efectiva la infección en los sitios de corte de una rama residual y protege al resto de la planta de daños. Los objetivos de diseño para el actuador de poda se establecieron mediante la medición de parámetros clave relacionados con la morfología y propiedades mecánicas de la rama lateral. Sobre esta base, desarrollamos un innovador agarre que presenta una ranura guía en espiral, permitiendo la tracción axial y el corte radial simultáneos de la rama. Este diseño garantiza que la unión rama-tallo se ajuste a la cuchilla de corte bajo estrés de cizallamiento, logrando la posición adaptable requerida. Al analizar las propiedades mecánicas de la rama lateral, modelamos las fuerzas de tracción y corte del actuador para determinar los parámetros geométricos clave de los dedos en espiral y el par de torsión necesario. Validamos la efectividad operativa del actuador mediante simulación de elementos discretos y pruebas de aplicación práctica. Los resultados experimentales indican que al retirar la rama, se generan una fuerza de tracción de 32.5 N y una fuerza de corte de 66.3 N. Las pruebas de efectividad de cosecha realizadas en el campo de tomates lograron una tasa de éxito del 85%. Esta investigación ofrece soporte técnico para el desarrollo de dispositivos de poda manuales y robots de poda.
Descripción
Para abordar las necesidades de la poda mecanizada de hojas de tomate, este documento presenta el diseño de un efector final capaz de posicionarse de forma adaptable en la base de la rama. Este diseño previene de manera efectiva la infección en los sitios de corte de una rama residual y protege al resto de la planta de daños. Los objetivos de diseño para el actuador de poda se establecieron mediante la medición de parámetros clave relacionados con la morfología y propiedades mecánicas de la rama lateral. Sobre esta base, desarrollamos un innovador agarre que presenta una ranura guía en espiral, permitiendo la tracción axial y el corte radial simultáneos de la rama. Este diseño garantiza que la unión rama-tallo se ajuste a la cuchilla de corte bajo estrés de cizallamiento, logrando la posición adaptable requerida. Al analizar las propiedades mecánicas de la rama lateral, modelamos las fuerzas de tracción y corte del actuador para determinar los parámetros geométricos clave de los dedos en espiral y el par de torsión necesario. Validamos la efectividad operativa del actuador mediante simulación de elementos discretos y pruebas de aplicación práctica. Los resultados experimentales indican que al retirar la rama, se generan una fuerza de tracción de 32.5 N y una fuerza de corte de 66.3 N. Las pruebas de efectividad de cosecha realizadas en el campo de tomates lograron una tasa de éxito del 85%. Esta investigación ofrece soporte técnico para el desarrollo de dispositivos de poda manuales y robots de poda.