Un agarrador eléctrico para recoger champiñones marrones con fuerza flexible y medición in situ
Autores: Shi, Haonan; Xu, Gaoming; Lu, Wei; Ding, Qishuo; Chen, Xinxin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un agarrador eléctrico para recoger champiñones marrones con fuerza flexible y medición in situ
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Hongos marrones
Producción
Proceso de recolección
Pinza
Control de fuerza
Medición de diámetro
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Dado que los champiñones marrones son deliciosos y beneficiosos para la salud, la producción y el consumo global de champiñones marrones han aumentado significativamente en los últimos años. Actualmente, para garantizar la calidad de los champiñones marrones, se requiere una selección manual selectiva, y la delicada superficie de los champiñones no debe dañarse durante el proceso de recolección. El costo laboral de la recolección representa del 50 al 80% del costo laboral total en todo el proceso de producción, y el entorno de la planta de alta humedad y baja temperatura plantea un riesgo de reumatismo para los trabajadores. En este documento, proponemos un nuevo gripper subactuado basado en un tornillo de avance y rodamientos lineales, capaz de operar con control de fuerza flexible mientras mide simultáneamente el diámetro de los champiñones. El gripper cuenta con tres grados de libertad: elevación, agarre y rotación, lo que le permite acercarse, agarrar y soltar el champiñón. Se instala un sensor de fuerza de película delgada en el lado interno de los dedos para lograr una medición precisa de la fuerza de agarre. El uso de un algoritmo PID garantiza un control preciso de la fuerza de agarre, protegiendo así a los champiñones marrones de daños. Los resultados experimentales demuestran que el gripper propuesto tiene un error de fuerza de agarre estática de 0.195 N y un exceso de fuerza de desprendimiento promedio de 1.31 N durante todo el proceso de recolección. La medición in situ del diámetro del champiñón logra una precisión del 97.3%, con una tasa de éxito del 98.3%. Estos resultados indican que el gripper logra una alta tasa de éxito en la cosecha, una baja tasa de daño y una medición precisa del diámetro.
Descripción
Dado que los champiñones marrones son deliciosos y beneficiosos para la salud, la producción y el consumo global de champiñones marrones han aumentado significativamente en los últimos años. Actualmente, para garantizar la calidad de los champiñones marrones, se requiere una selección manual selectiva, y la delicada superficie de los champiñones no debe dañarse durante el proceso de recolección. El costo laboral de la recolección representa del 50 al 80% del costo laboral total en todo el proceso de producción, y el entorno de la planta de alta humedad y baja temperatura plantea un riesgo de reumatismo para los trabajadores. En este documento, proponemos un nuevo gripper subactuado basado en un tornillo de avance y rodamientos lineales, capaz de operar con control de fuerza flexible mientras mide simultáneamente el diámetro de los champiñones. El gripper cuenta con tres grados de libertad: elevación, agarre y rotación, lo que le permite acercarse, agarrar y soltar el champiñón. Se instala un sensor de fuerza de película delgada en el lado interno de los dedos para lograr una medición precisa de la fuerza de agarre. El uso de un algoritmo PID garantiza un control preciso de la fuerza de agarre, protegiendo así a los champiñones marrones de daños. Los resultados experimentales demuestran que el gripper propuesto tiene un error de fuerza de agarre estática de 0.195 N y un exceso de fuerza de desprendimiento promedio de 1.31 N durante todo el proceso de recolección. La medición in situ del diámetro del champiñón logra una precisión del 97.3%, con una tasa de éxito del 98.3%. Estos resultados indican que el gripper logra una alta tasa de éxito en la cosecha, una baja tasa de daño y una medición precisa del diámetro.