Desarrollo y validación experimental de una plataforma robótica agrícola con alta tracción y baja compactación
Autores: Reiser, David; Sharipov, Galibjon M.; Hubel, Gero; Nannen, Volker; Griepentrog, Hans W.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Desarrollo y validación experimental de una plataforma robótica agrícola con alta tracción y baja compactación
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Agricultura futura
Pequeños robots
Fuerzas de interacción
Clavos
Cultivo del suelo
Ratio de eficiencia energética
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Algunos investigadores esperan que la agricultura del futuro sea automatizada por enjambres de pequeñas máquinas. Sin embargo, los robots pequeños y ligeros tienen algunas desventajas. Tienen problemas para generar fuerzas de interacción lo suficientemente altas como para modificar el entorno (levantar una piedra, cultivar el suelo o transportar cargas pesadas). Además, tienen un alcance limitado y movilidad en terrenos. Una opción para cambiar este paradigma es utilizar puntas en lugar de ruedas, que penetran en el suelo para crear tracción. Esto permite altas fuerzas de interacción con el suelo, y el proceso no está limitado por el peso del vehículo. Diseñamos un prototipo para el cultivo mecánico del suelo y el deshierbe en campos agrícolas y evaluamos su eficiencia. Se realizó una prueba estática y dinámica para comparar la entrada de energía del motor eléctrico con medidas precisas de las fuerzas en la herramienta adjunta. Los resultados indican que el prototipo puede crear fuerzas de interacción de hasta 2082 N con un peso de robot de 90 kg. Se alcanzó una relación de tracción neta de 2.31. El experimento de rendimiento dinámico generó fuerzas de tracción de hasta 1335 N para una relación de tracción neta sostenida de 1.48. La relación general de eficiencia energética para la máquina alcanzó valores de hasta 0.54 basados en la fuerza de tracción creada y el consumo de energía medido.
Descripción
Algunos investigadores esperan que la agricultura del futuro sea automatizada por enjambres de pequeñas máquinas. Sin embargo, los robots pequeños y ligeros tienen algunas desventajas. Tienen problemas para generar fuerzas de interacción lo suficientemente altas como para modificar el entorno (levantar una piedra, cultivar el suelo o transportar cargas pesadas). Además, tienen un alcance limitado y movilidad en terrenos. Una opción para cambiar este paradigma es utilizar puntas en lugar de ruedas, que penetran en el suelo para crear tracción. Esto permite altas fuerzas de interacción con el suelo, y el proceso no está limitado por el peso del vehículo. Diseñamos un prototipo para el cultivo mecánico del suelo y el deshierbe en campos agrícolas y evaluamos su eficiencia. Se realizó una prueba estática y dinámica para comparar la entrada de energía del motor eléctrico con medidas precisas de las fuerzas en la herramienta adjunta. Los resultados indican que el prototipo puede crear fuerzas de interacción de hasta 2082 N con un peso de robot de 90 kg. Se alcanzó una relación de tracción neta de 2.31. El experimento de rendimiento dinámico generó fuerzas de tracción de hasta 1335 N para una relación de tracción neta sostenida de 1.48. La relación general de eficiencia energética para la máquina alcanzó valores de hasta 0.54 basados en la fuerza de tracción creada y el consumo de energía medido.