ES2329107B1 - Vehiculo autonomo polivalente para trabajos en invernadero. - Google Patents
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- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
Abstract
Vehículo autónomo polivalente para trabajos en
invernadero. El objeto de la invención es un vehículo que de forma
autónoma puede moverse entre las líneas de cultivo en invernadero
para realizar diferentes operaciones. Está dotado de un chasis
diseñado para poder recibir diferentes implementos, así como un
punto de enganche en la parte trasera para el acoplamiento de
máquinas y equipos. Dispone de un sistema de transmisión
hidrostático controlado electrónicamente que permite mover el
equipo en un rango de velocidades continuo para adaptarla
convenientemente a las exigencias del trabajo, además de
suministrar energía a los implementos que la requieran.
El movimiento del vehículo se consigue mediante
el equilibrio dinámico de cada una de las orugas que componen el
sistema de rodadura. Para ello dispone de un sistema sensorial
compuesto por captadores de presión, codificadores incrementales y
un radar.
El sistema sensorial del vehículo se completa
con sensores de ultrasonido distribuidos por todo el perímetro
(detección de obstáculos), una brújula magnética (orientación del
vehículo) y sensores de seguridad (prevenir colisiones). La
información suministrada por el sistema sensorial permite la
localización y navegación del vehículo en el entorno de trabajo.
Toda la información es gestionada por un sistema empotrado, donde
se ejecutan los programas que controlan el vehículo.
El equipo también está dotado de una cámara
multiespectral, adaptada para realizar un seguimiento continuo de
determinados parámetros del cultivo, como pueden ser: detectar
problemas fitosanitarios y de nutrición, controlar la evolución de
la masa vegetal, localizar frutos, determinar la maduración de los
frutos, etc.
Description
Vehículo autónomo polivalente para trabajos en
invernadero.
La presente invención se incluye dentro del
sector de la industria auxiliar de agricultura en general, y más
concretamente en el sector de la industria dedicado a la
fabricación de máquinas y equipos para la realización de
operaciones agrícolas.
En la actualidad, existen diversas máquinas
automotrices para la realización de operaciones en los cultivos en
invernadero. La mayor parte de ellas están diseñadas para realizar
una sola operación. Entre estas se encuentran los equipos que
responden a la patente ES2154 1546B1, "Aplicadora autopropulsada
de productos fitosanitarios para cultivos hortícolas con control
mecánico o electrónico de la dosis", y al modelo de utilidad
ES1048715 U, "Máquina autopropulsada para tratamientos
fitosanitarios en cultivos intensivos". Se trata de equipos que
solo permiten la realización de aplicaciones fitosanitarias,
controlados de forma local por un operario. Un avance, en este
sentido, es el "Robot autónomo para la aplicación de productos
fitosanitarios" (Patente ES2155800B1) que permite realizar
aplicaciones fitosanitarias sin la presencia del operario en el
interior del invernadero, aunque sigue siendo una máquina que
carece de polivalencia.
El documento de patente ES2208091B1 "Sistema
robotizado para servicio en invernaderos", describe un equipo
para trabajar en invernaderos movido por ruedas y accionado
eléctricamente. Para tener una autonomía de trabajo adecuada con
este tipo de accionamiento, se requiere un generador o un banco de
baterías con un tamaño y peso que harían inviable el movimiento del
equipo en el interior de invernadero. Este mismo inconveniente
presenta el equipo propuesto en el documento de patente ES2156767A1
"Robot móvil traccionado por cadenas con capacidad de operación
autónoma y teleoperada".
También existen algunos equipos polivalentes
como el "Grupo de Tracción Articulado" correspondiente al
Modelo de Utilidad ES10620959U, y la "Máquina para transporte y
actividades agrícolas" definida en el modelo de utilidad
ES1046855U, ambos vehículos apoyados sobre ruedas y que se
controlan localmente.
El vehículo autónomo polivalente para la
realización de trabajos en invernadero que se propone en la
presente invención, consiste en si mismo una evidente novedad en
el campo de la máquinas empleadas en la realización de operaciones
en invernaderos, ya permite disponer de un equipo que puede
transportar y accionar diferentes implementos para realizar
trabajos en el interior de los invernaderos sin la presencia de
operarios, evitando operaciones peligrosas (aplicación de
fitosanitarios), tareas rutinarias (control del cultivo) y reducir
las horas de trabajo en un ambiente incómodo (alta temperatura y
humedad).
El vehículo autónomo polivalente para la
realización de trabajos en invernadero que se propone en la
presente invención, es un vehículo compacto tiene como
características principales una alta capacidad de maniobra para
moverse con agilidad en entornos con un elevado número de
obstáculos, baja compactación del suelo para no dificultar el
desarrollo de los cultivos desde el punto de vista agronómico, una
capacidad de carga suficiente para optimizar el rendi-
miento del trabajo y una gran flexibilidad para adaptar la velocidad de trabajo a los requerimientos de cada operación.
miento del trabajo y una gran flexibilidad para adaptar la velocidad de trabajo a los requerimientos de cada operación.
El vehículo que se propone está dotado de un
sistema de transmisión hidrostático controlado eléctricamente, con
capacidad para suministrar energía a los implementos que la
requieran (equipo pulverizador, plataforma elevadora,...) y
accionado por un motor de combustión interna. De esta forma se
consigue un vehículo de reducidas dimensiones, con una alta
capacidad de carga en relación con su peso y con una gran autonomía
de trabajo.
El equipo objeto de la invención también dispone
de un sistema de dirección basado en el equilibrio dinámico de
cada una de las orugas que componen el sistema de rodadura. Este
sistema permite medir el par que está transmitiendo cada oruga al
suelo, y de esta forma poder realizar un control más preciso de la
trayectoria y de las condiciones de trabajo en suelos heterogéneos
y cuando se trabaja con equipos en los que se producen importantes
modificaciones de la carga, como puede ser un pulverizador para
tratamientos fitosanitarios.
El vehículo se completa con un sistema sensorial
que suministra información sobre variables operacionales
(velocidad de trabajo, velocidad de las orugas, presión) y del
entorno de trabajo, para una correcta localización del vehículo en
el invernadero. Además dispone de un sistema de información, que
permite controlar la evolución de variables relacionadas con el
desarrollo del cultivo, así como problemas fitosanitarios o
carencias nutritivas.
En general, destacar como ventajas de la
invención que se propone las siguientes:
- \bullet
- Vehículo compacto de reducidas dimensiones, que incorpora sobre el chasis un sistema porta-objetos que le permite acoplar y transportar diferentes implementos de trabajo.
- \bullet
- Sistema de transmisión hidrostático controlado electrónicamente para accionar los elementos que conforman el sistema de rodadura (orugas flexibles) y suministrar energía a los implementos que la requieran.
- \bullet
- Sistema de dirección basado en el equilibrio dinámico de las orugas, que permite un control más preciso de la trayectoria del vehículo cuando se trabaja en terrenos heterogéneos, y se realizan operaciones donde se produce una variación importante del peso del implemento de trabajo.
\vskip1.000000\baselineskip
Para reunir las características mencionadas
anteriormente, el vehículo autónomo polivalente que se propone en la
presente invención está formado por un chasis de reducidas
dimensiones, que dispone de un sistema
porta-accesorios que permite el acoplamiento de
diferentes equipos de trabajo. El chasis también dispone un sistema
de enganche en la parte trasera para el arrastre de aquellos
implementos que lo requieran.
El chasis se apoya sobre un sistema de rodadura,
basado en orugas de caucho flexibles, que permiten repartir mejor
el peso sobre el terreno, reduciendo la compactación del suelo y
facilitando la movilidad en suelos muy sueltos.
La transmisión del movimiento hasta las orugas
se realiza mediante un sistema hidrostático controlado
electrónicamente. De esta forma el vehículo autónomo polivalente
puede trabajar en un rango de velocidades continuo para adaptarse
convenientemente a la exigencia de los diferentes trabajos que
puede realizar. Además el sistema hidrostático permite el
suministro de energía a aquellos implementos que lo requieran.
El vehículo está dotado de un sistema de
dirección basado en el equilibrio dinámico de cada una de las
orugas que componen el sistema de rodadura. Para ello dispone de un
sistema sensorial compuesto por sensores de presión. Además para
determinar la velocidad del vehículo en terrenos donde el
deslizamiento es elevado se utilizan codificadores incrementales y
un radar. Toda la información es gestionada por un sistema
empotrado (basado en el estándar PC-104) donde se
ejecutan los programas que controlan al vehículo. De esta forma
tanto el control de las trayectorias como la uniformidad de las
variables que definen el trabajo se pueden controlar con mayor
precisión, sobre todo cuando se trabaja en suelos heterogéneos y se
realizan trabajos en los que se produce una variación importante de
la
carga.
carga.
El sistema sensorial se completa con sensores de
ultrasonidos distribuidos por toda la periferia del vehículo
(detección de obstáculos en el entorno de trabajo), una brújula
magnética (orientación), sensores de seguridad (prevenir
colisiones) y una cámara hiperespectral que permite el seguimiento
continuo de algunos parámetros relacionados con el desarrollo del
cultivo, como pueden ser: detectar problemas fitosanitarios y de
nutrición, controlar la evolución de la masa vegetal, localizar
frutos, determinar la maduración de los frutos, etc.
\vskip1.000000\baselineskip
Figura 1 - muestra una vista en perspectiva
esquemática de una realización preferente del vehículo autónomo
polivalente para trabajos en invernadero de acuerdo con la presente
invención, donde se puede observar la disposición de los
principales elementos:
- 1.
- Guías de la estructura porta-accesorios.
- 2.
- Sistema de enganche trasero.
- 3.
- Sistema de transmisión hidrostático: motores hidráulicos en las ruedas motrices de las orugas.
- 4.
- Sistema de rodadura: orugas de caucho.
- 5.
- Sistema de transmisión hidrostático: depósito de aceite.
- 8.
- Motor de combustión interna.
- 9.
- Correa de transmisión.
- 10.
- Joysticks de control local.
- 11.
- Cámara hiperespectral.
- 12.
- Sistema empotrado.
\newpage
Figura 2 - muestra un alzado lateral del
vehículo representado en la figura 1, donde se observa la
disposición de los siguientes elementos:
- 1.
- Guías de la estructura porta-accesorios.
- 2.
- Sistema de enganche trasero.
- 3.
- Sistema de transmisión hidrostático: motores hidráulicos en las ruedas motrices de las orugas.
- 4.
- Sistema de rodadura: orugas de caucho.
- 5.
- Sistema de transmisión hidrostático: depósito de aceite.
- 6.
- Sistema de transmisión hidrostático: radiador de aceite.
- 8.
- Motor de combustión interna.
- 9.
- Correa de transmisión.
- 10.
- Joysticks de control local.
- 11.
- Cámara hiperespectral.
- 12.
- Sistema empotrado.
\vskip1.000000\baselineskip
Figura 3 - muestra una vista inferior del
vehículo objeto de la invención, en la que se localizan los
siguientes elementos:
- 2.
- Sistema de enganche trasero.
- 4.
- Sistema de rodadura: orugas de caucho.
- 5.
- Sistema de transmisión hidrostático: depósito de aceite.
- 7.
- Sistema de transmisión hidrostático: conjunto de bombas formado por dos bombas de caudal variable y una de caudal fijo.
\vskip1.000000\baselineskip
La realización preferente el vehículo de la
invención comprende los siguientes elementos y sistemas que se
describen a continuación y que se detallan en las figuras 1, 2 y
3.
El chasis está formado por dos láminas colocadas
verticalmente. La geometría y grosor de las mismas será la
adecuada para soportar las diferentes acciones que se puedan
generar durante el funcionamiento del vehículo, además de permitir
la unión de los diferentes elementos que lo componen (sistema de
rodadura, sistema de transmisión, motor, etc.).
El sistema porta-objetos forma
parte del chasis. Esta formado por dos guías longitudinales de
perfil rectangular (1), colocadas en la parte superior de las
láminas metálicas del chasis, y un mecanismo de fijación. Sobre las
guías se deslizan los implementos y equipos hasta que alcanzan la
posición definitiva. En esta posición el mecanismo de fijación une
solidariamente los implementos al vehículo. El sistema de fijación
está formado por dos resaltes colocados en uno de los extremos de
las guías y unos pernos autoblocantes situados en el otro.
En la parte trasera el chasis dispone de un
mecanismo de enganche (2), constituido por una barra perforada
colocada transversalmente al eje del vehículo, que permite el
acoplamiento de equipos que requieran ser arrastrados.
El vehículo esta dotado de un sistema de
tracción hidrostático, formado por dos bombas de caudal variable,
una bomba de caudal fijo, dos motores hidráulicos (3) colocados en
cada una de las orugas (4), un depósito de aceite (5) y un radiador
(6). Las bombas se encuentran acopladas unas con otras formando un
conjunto (7) que se ubica entre las dos láminas que definen el
chasis y son accionadas por un motor de combustión interna (8)
mediante una transmisión por
correa. El motor de combustión interna junto con el depósito de combustibles de ubican en la parte trasera del chasis.
correa. El motor de combustión interna junto con el depósito de combustibles de ubican en la parte trasera del chasis.
Tanto la disposición de las bombas como la del
motor, permiten por una parte disponer en el vehículo de una
amplia zona para la carga y transporte de implementos a una altura
cercana al suelo. De esta forma se facilitan las operaciones de
acoplamiento y desacoplamiento de implementos, además de garantizar
la estabilidad del vehículo, al tener el centro de gravedad próximo
al suelo. A este aspecto también contribuyen de forma determinante
la colocación del conjunto de bombas en la zona comprendida entre
las láminas del chasis.
Las bombas de caudal variable son las encargadas
de accionar los motores colocados en cada una de las orugas.
La dirección del vehículo se obtiene por el
movimiento diferencial de cada una de las orugas (4) que componen
el sistema de rodadura. Está basado en el equilibrio dinámico de
las orugas, de tal manera que el vehículo seguirá una trayectoria
rectilínea cuando los dos orugas ejerzan la misma tracción sobre el
suelo, y una trayectoria curva cuando la tracción ejercida sobre el
suelo sea superior en una oruga respecto a la otra.
Este sistema permite tener un control más
preciso de las trayectorias que describe el vehículo cuando se
mueve sobre suelos heterogéneos, y una mayor uniformidad de las
variables que definen el trabajo cuando se realizan operaciones que
suponen un cambio importante en el peso que transporta el vehículo,
como puede ser una aplicación fitosanitaria.
El sistema de dirección está formado por los
siguientes elementos:
- a.
- Sistema sensorial que realimenta a los controladores que gobiernan el vehículo, formado por:
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- b.
- Electroválvulas que actúan sobre cada una de las bombas de caudal variable.
Alternativamente el sistema de dirección se
puede controlar localmente mediante el empleo de dos joystick (10)
colocados en la parte trasera del vehículo.
En la realización preferente el vehículo está
dotado de un sistema de localización relativo, en la que la
posición del vehículo se obtiene de forma incremental a partir del
punto inicial, utilizando la información suministrada por los
codificadores, el radar y la brújula. Además los sensores de
ultrasonidos permiten determinar la distancia a las plantas y
paredes del invernadero.
Como alternativa a esta técnica, se puede
utilizar un sistema de visión, para situar al vehículo en los
pasillos donde no hay cultivo.
El vehículo dispone de un sistema de navegación
deliberativo basado en obtener una trayectoria libre de obstáculos
usando un mapa del invernadero sobre el se va a trabajar. Como
alternativa también se puede utilizar un algoritmo de navegación
reactivo, que no necesita ninguna información a priori.
El vehículo dispone de un sistema de información
sobre parámetros del cultivo basado en índices definidos a partir
de la información suministrada por una cámara hiperespectral (11).
Esta información resulta muy útil para optimizar distintas
operaciones como el abonado, los tratamientos fitosanitarios y el
estado de maduración de frutos.
Toda la información es recibida e interpretada
por diferentes algoritmos implementados en un sistema empotrado
(12), basado en el estándar PC-104.
Claims (8)
1. Vehículo autónomo polivalente para trabajos
en invernadero, que comprende:
- a.
- Un chasis de reducidas dimensiones, dotado de una estructura porta-objetos, que permite fijar y transportar sobre el vehículo diferentes implementos de trabajo.
- b.
- Sistema de enganche solidario con el chasis, consistente en una barra perforada colocada transversalmente al eje del vehículo.
- c.
- Un sistema de rodadura formado por orugas flexibles accionadas por motores hidráulicos, colocados en las ruedas motrices, y con direccionamiento basado en el equilibrio dinámico de cada oruga.
- d.
- Un sistema hidrostático que permite el accionamiento del vehículo y el suministro de energía hidráulica a aquellos implementos que lo requieran, controlado electrónicamente.
- e.
- Un sistema de localización relativo en el entorno de trabajo, basado en la información suministrada por sensores de ultrasonidos, una brújula magnética y un radar.
- f.
- Un sistema de navegación controlado por un sistema empotrado.
- g.
- Un sistema de información sobre parámetros relacionados con el desarrollo del cultivo, basado en una cámara hiperespectral.
2. Vehículo autónomo polivalente para trabajos
en invernadero según reivindicación 1 caracterizado porque
el sistema porta-objetos está constituido por unas
guías laterales sobre las que se apoyan los implementos de trabajo
y un sistema de anclaje consistente en pernos autoblocantes.
3. Vehículo autónomo polivalente para trabajos
en invernadero según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado
por disponer un sistema de direccionamiento basado en el equilibrio
dinámico de cada oruga, formado por:
- a.
- Sistema sensorial compuesto por:
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- b.
- Electroválvulas proporcionales que modifican el régimen de funcionamiento de las bombas de caudal variable.
4. Vehículo autónomo polivalente para trabajos
en invernadero según reivindicaciones 1, 2 y 3,
caracterizado porque el sistema de localización relativo,
está basado en un sistema de visión formado por cámaras de vídeo y
un algoritmo que diferencia zonas de cultivo y zonas de no
cultivo.
5. Vehículo autónomo polivalente para trabajos
en invernadero según reivindicaciones 1 a 4, caracterizado
porque el sistema de navegación es de tipo deliberativo, a partir
de un mapa del invernadero.
6. Vehículo autónomo polivalente para trabajos
en invernadero según reivindicaciones 1 a 4, caracterizado
porque el sistema de navegación es de tipo reactivo basado en la
determinación de la trayectoria a partir de la información
suministrada por el sistema sensorial.
7. Uso del vehículo autónomo polivalente según
reivindicaciones de 1 a 6 para detectar obstáculos.
8. Uso del vehículo autónomo polivalente según
reivindicaciones de 1 a 7 para moverse autónomamente entre las
líneas de cultivo y suministrar información del cultivo.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| ES200801645A ES2329107B1 (es) | 2008-05-19 | 2008-05-19 | Vehiculo autonomo polivalente para trabajos en invernadero. |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200801645A ES2329107B1 (es) | 2008-05-19 | 2008-05-19 | Vehiculo autonomo polivalente para trabajos en invernadero. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2329107A1 ES2329107A1 (es) | 2009-11-20 |
| ES2329107B1 true ES2329107B1 (es) | 2010-09-07 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200801645A Active ES2329107B1 (es) | 2008-05-19 | 2008-05-19 | Vehiculo autonomo polivalente para trabajos en invernadero. |
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2008
- 2008-05-19 ES ES200801645A patent/ES2329107B1/es active Active
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20091120 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2329107B1 Country of ref document: ES |