ES2547264B1 - Procedimiento y equipo para automatizar y robotizar el vibrado de troncos de árboles plantados en retícula, para el derribo de sus frutos en la recolección. - Google Patents

Abstract

Procedimiento y equipo para automatizar y robotizar el vibrado de troncos de árboles plantados en retícula, para el derribo de sus frutos en la recolección, mediante un vehículo autónomo (1) que porta al menos una pareja de cabezas vibradoras (6) orientadas cada una de ellas hacia uno de los costados, el cual navega por las diferentes calles (18) de la plantación, parándose para vibrar simultáneamente los árboles situados a cada lado de la calle, dos o cuatro, dependiendo de que porte una o dos parejas de cabezas vibradoras. El procedimiento prevé la forma mediante la cual, de manera automática y controlada, el vehículo se desplaza y para en el punto adecuado, dirige las cabezas vibradoras a los troncos de los árboles, hace que las pinzas de éstas los agarren convenientemente y a continuación los vibren a fin de derribar sus frutos, para seguidamente recoger los brazos que portan dichas cabezas e iniciar una nueva secuencia desplazándose a la siguiente ubicación.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento y equipo para automatizar y robotizar el vibrado de troncos de arboles plantados en reticula, para el derribo de sus frutos en la recoleccion.

Objeto de la invencion

El objeto de la invencion consiste en un procedimiento y el equipo correspondiente para llevarlo a cabo el derribo de frutos mediante vibracion de los troncos de los arboles. La vibracion se hace mediante un vedculo autonomo que porta al menos una pareja de cabezas vibradoras orientadas cada una de ellas hacia uno de los costados, el cual navega por las diferentes calles de la plantacion, cuyos arboles estan plantados en reticula, parandose para vibrar simultaneamente los arboles situados a cada lado de la calle, dos o cuatro, dependiendo de que porte una o dos parejas de cabezas vibradoras. El procedimiento preve la forma mediante la cual, de manera automatica y controlada, el vedculo se desplaza y para en el punto adecuado, dirige las cabezas vibradoras a los troncos de los arboles, hace que las pinzas de estas los agarren convenientemente y a continuacion los vibren a fin de derribar sus frutos, para seguidamente recoger los brazos que portan dichas cabezas e iniciar una nueva secuencia desplazandose a la siguiente ubicacion. Para implementar el procedimiento se ha previsto un vedculo autonomo de cadenas, que en brazos articulados independientes porta dos o cuatro cabezas vibradoras, todo ello movido hidraulicamente mediante bombas actuadas por un motor de explosion. Este vedculo esta dotado de la instrumentacion espedfica necesaria, que incluye una brujula o GPS, odometros, equipos emisores-receptores de rayos de doble barrido, medidores de proximidad y medidores de carrera de los cilindros hidraulicos, todo ello controlado por una unidad de control que incorpora un software espedfico que incluyen aplicaciones de reconocimientos de formas y de triangulacion para determinar espacialmente la posicion que ocupa cada pinza vibradora en relacion a un punto de referencia del vedculo y de este con respecto a la posicion que ocupan los arboles en el terreno.

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ES 2 547 264 A2

Antecedentes de la invencion

Actualmente se viene usando de forma generalizada la vibracion del tronco de los arboles para la recoleccion de ciertos frutos, mediante el derribo de los mismos sobre unos mantos colocados en el suelo o una plataforma de recoleccion montada en torno al mismo. Especialmente esta tecnica se emplea en recoleccion de la aceituna, almendra, pistacho, cafe, naranja de zumo, etc. Las plantaciones de estos arboles estan realizadas normalmente, formando reticulas para su mejor explotacion, ademas, ultimamente con el empleo de lo que se denomina agricultura de precision, dichas retlculas son realizadas con gran exactitud.

Para acceder a los troncos con el vibrador se vienen utilizando tractores agricolas o equipos autonomos disenados ad hoc (buggys) conducidos por un operador, el cual no solo conduce el vehiculo, sino que tambien tiene que operar los mandos del vibrador para dirigirlo al tronco, cerrar las pinzas para agarrarlo, y proceder al vibrado del mismo. Esto hace que el factor humano sea determinante en la capacidad y coste de la operacion. Ademas, hasta ahora, practicamente todos los equipos de vibracion utilizados lo son solamente con luz del dia, lo cual reduce drasticamente la rentabilidad de la inversion frente a aquellos que usen el procedimiento propuesto que porta dos o cuatro cabezas y podran ser usados las veinticuatro horas del dia, con lo que se multiplica varias veces, la productividad del mismo.

El inventor es titular de la patente ES 2 390 550 en la que describe un vehiculo del tipo propuesto que lleva cuatro brazos con sus cabezas vibradoras, que se estima el numero optimo para realizar esta operacion, ya que supera al de dos en production y mejora al de seis o mas en maniobrabilidad en la reticula de arboles. El procedimiento propuesto es complementario a dicha innovation ya que proporciona un avance radical a dicho equipo.

La robotizacion de la vibracion de los troncos tiene dos actividades diferenciadas; la primera es la de navegacion en el campo del vehiculo que porta las cabezas vibradoras y su correspondiente parada en un sitio conveniente para acceder a los troncos y la segunda es la de llevar con los brazos las cabezas vibradoras, agarrar y despues vibrar los mencionados troncos.

Para la actividad de navegacion existen dos aproximaciones posibles: la primera fija el sistema de referencia en el vehiculo y situa los troncos respecto a esa referencia;

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la segunda fija al sistema de referencia en la plantation situando la position del vehteulo respecto a este sistema de referencia. Si la vision de los troncos es posible la primera option es preferible, pero en ciertas plantaciones de arboles, como los olivos, con cambios de pendiente pronunciadas y en las el agricultor es propenso a dejar ramas pendulas bajeras que tapan la vision de los troncos es necesario acudir a otro procedimiento, por lo que para salvar esta circunstancia el procedimiento propuesto se fija el sistema de referencia en la plantacion, haciendo uso fuertemente de la disposition geometrica de la misma.

En la recogida de frutos es de la maxima importancia la rapidez con la que esta se realice, ya que el agricultor desea recolectar con el grado optimo de maduracion y este se produce practicamente de manera simultanea en toda la plantacion, con un equipo con dos o cuatro cabezas se multiplica por algo menos del numero de cabezas la production y el resultado se vuelve a multiplicar por tres por la utilization durante las veinticuatro horas. Por tanto el sistema propuesto supone una mejora radical en la recoleccion de estos frutos.

Description de la invention

El equipo, con el que preferiblemente se va a implantar el procedimiento de la invencion, consiste en un veticulo a motor dotado de un equipo hidraulico o electrico que mueve dos o cuatro brazos articulados preferiblemente situados hacia la zona central del mismo. Los brazos, en su articulation en el veticulo, pueden realizar dos movimientos: uno de elevation mediante giro en el haz de planos verticales que pasan por el punto de articulacion y el de giro horizontal en los diferentes planos horizontales perpendiculares a los anteriores. Dichos brazos pueden tambien extenderse y retraerse una longitud conveniente para el proposito de la invencion. Los brazos, en su extremo opuesto al de su articulacion al veticulo, estan dotados de un soporte para la correspondiente cabeza vibradora, el cual tambien esta articulado en el extremo de dicho brazo para realizar dos movimientos de giro, uno de ellos tomando de eje de giro la direction de extension del brazo y el otro perpendicular al anterior y paralelo al soporte de la cabeza. A esta ultima articulacion la llamaremos muneca.

Colgadas de dichos soportes mediante eslingas o cadenas y elementos de amortiguacion y de restriction del movimiento van las cabezas vibradoras. Las

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cabezas vibradoras son preferiblemente de las denominadas de tipo frontal, las cuales se aproximan al tronco del arbol hasta que una almohadilla frontal toca la superficie del mismo, para inmediatamente proceder al cierre de pinzas que terminan produciendo el agarre del mismo. Ambas articulaciones llevan sensores de medida que permiten calcular los angulos cuyos valores son procesados informaticamente. As^ mismo se dispone de medida de extension de los brazos.

Para que el vehiculo absorba en lo posible las irregularidades del terreno, poder realizar giros de radio cero y mejorar la circulation por terrenos blandos, usa como traction cadenas de goma amortiguadas. Con este tipo de sustentacion, en las plantaciones por donde va a transitar, se puede considerar con pequeno margen de error, que el plano del vehlculo es paralelo al terreno que lo soporta.

El vehiculo desde el exterior, via radio, puede ser dirigido por un operador mediante ordenes de avance, paro, velocidad y giro del vehiculo, ademas de todos y cada uno de los movimientos de cada brazo. Esta dotado de odometros en cada cadena asi como de brujula y/o GPS, asi como de una unidad de control con capacidad de controlar tanto los movimientos del vehiculo, como de los brazos, con algoritmos de control tipo PID, de forma tal que fijado un valor de consigna es capaz de llevar el elemento correspondiente hasta el valor fijado.

Adicionalmente se le pueden dar ordenes via radio para cada uno de los movimientos, dichas ordenes son aditivas a las que mande la unidad control, de forma tal que el operador puede corregir trayectorias en base a corregir consignas al control, si percibe equivocation en cualquiera de los movimientos que realiza el equipo.

En las plantaciones objeto de la invention, los arboles estan plantados en los nudos de una reticula, elegiremos una alineacion de ellas, normalmente la de las calles mas anchas, como calles por donde va circular el equipo a las que llamaremos calles principales, siendo las de la otra alineacion calles transversales

Para implantar el procedimiento primeramente se designaran los puntos de consigna donde se desea que pare el vehiculo para vibrar los arboles, se cuidara que en dicha postura la extension de los brazos quede a media carrera. Se designara como direction de consigna del vehiculo en cada parada la direction de

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la calle principal. En funcion de la posicion de los puntos de consigna de parada y la direccion de consigna en la misma, quedaran determinados los angulos de consigna en que deberan posicionarse los brazos respecto al vehiculo en esta circunstancia, que seran aquellos con los que teoricamente se apunte desde las articulaciones de los brazos a los respectivos troncos a vibrar.

El procedimiento trata primeramente que, gobernado por su sistema de control, el vehiculo pare en un entorno limitado de cada punto de consigna de parada y tambien regido por su sistema de control, lo haga en la direccion de la calle, de forma de que desde ese sitio sean accesibles los troncos de los arboles por las cabezas vibradoras, mediante giro y extension de los correspondientes brazos; posteriormente realiza la identification y el visionado tridimensional de los troncos, con medida de distancias y angulos respecto al vehiculo (los equipos que realicen estas funciones pueden ser del tipo laser u otros de emision-recepcion de rayos, pero por simplification a partir de ahora los denominaremos como laser), para lo cual pueden darse dos circunstancias: que no haya obstruction a la vision de los laseres o que si, por existir ramas bajeras que dificulten la misma; en ambos casos se extenderan los brazos en direccion a la situation teorica de los respectivos troncos, de forma tal que se supere la proyeccion de la copa de los arboles manteniendo al mismo tiempo una distancia del suelo suficiente como para que los laseres tengan vision de los troncos por debajo de las respectivas cabezas vibradoras, si los equipos laser estan instalados en el propio vehiculo o por encima de dichas cabezas si los laseres estuviesen instalados en los soportes de las mismas dando permiso de agarre cuando al llegar a una posicion previa a la esperada de posicion del tronco, se haya identificado el tronco correspondiente y parada si no lo ha hecho todavla. Se espera que las propias cabezas, al penetrar en la proyeccion de la copa del arbol, despejen las ramas bajeras que obstruyen la vision de los troncos, si fuera necesario en una plantation determinada se dotaha a las cabezas de postizo en forma de quilla para mejor apartar las ramas. Obtenido el permiso de agarre, el sistema de control dara las ordenes oportunas a los elementos hidraulicos que mueven los brazos para que las cabezas vibradoras agarren con sus pinzas los respectivos troncos, los vibren y se retraigan. Para controlar la distancia al suelo de las cabezas vibradoras, especialmente en la maniobra anterior, estas disponen de sensores de proximidad que mandan la senal de distancia al suelo correspondiente al control encargado de esa variable. Al mismo tiempo esta senal sirve para dirigir el escaneado vertical del laser correspondiente.

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Con el visionado de los troncos y valiendose tambien de los sensores instalados en los brazos y munecas se puede calcular la posicion del vehiculo respecto a los mismos y determinar angulos y distancias respecto de aquel y suponiendo que el error de posicion de estos, respecto a los correspondientes nudos de la reticula es aleatorio y limitado, se tiene una nueva aproximacion a la realidad de la reticula, que el procedimiento de la invention la usa como referencia para el siguiente movimiento.

En concreto el procedimiento trata de que el vehiculo que porta el equipo tome como mejor aproximacion a la reticula actual la obtenida a partir de la posicion de los troncos identificados en la misma alineacion, en particular considerar que el punto medio del segmento que une a los centros de cada par de troncos, a un lado y otro de la calle, es asimilable al correspondiente de la reticula. Asumido lo anterior se calcula la correction de posicion del vehiculo y la direction y amplitud del nuevo movimiento.

Por otro lado el visionado de los troncos nos permite calcular, para cada par de troncos a un lado y otro de la calle, la distancia entre ellos, compararla con la de la anchura de la misma y por tanto a efectos de depuration, desechar aquellos que difieran en mas de un determinado valor y por tanto darlos como puntos no validos para proximas estimaciones.

Ademas de lo anterior el procedimiento se rige por:

- Considerar como direccion del vehiculo la de la calle, en el origen la asignada por el operador y posteriormente indicada con referencia a la brujula que porta.

- Considerar como distancia a avanzar la dada por la dimension de la reticula media en la direccion de la calles, en el caso del vibrador de dos cabezas y el doble en el caso de ser de cuatro cabezas. Medir esta distancia mediante odometros.

- Considerar como vision real de cada tronco en cuestion, la obtenida en la parada mediante rayos laser, cuyo reflejo obtenido corresponda a un objeto de forma seudocilmdrica, situado dentro de un entorno acotado dentro de los valores de posicionamiento del vehiculo, presentando sus secciones transversales y diametros y radios de curvatura acotados, dentro de los

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parametros asignados a la plantation. Ademas dichas imagenes pueden ser obtenidas apuntando inicialmente en horizontal en la direction teorica memorizada y en vertical segun la orden emanada desde el medidor de distancia al suelo portado por la correspondiente cabeza vibradora, para a continuation, realizar barridos en dos direcciones, de amplitudes acotadas, la horizontal dependiendo del error de posicionamiento admitido en cada plantacion y la vertical dependiendo de la altura de las cabezas vibradoras en la maniobra de aproximacion a los arboles en dicha plantacion.

En ciertas plantaciones, especialmente en las mas antiguas se han encontrado dos tipos de irregularidades ante las cuales, a pesar de esto, es robusto el procedimiento, por un lado hay errores en la situation de los arboles respecto a la reticula y por otro existe deriva en la direccion prefijada a alineacion de los arboles. Los errores estandar en la situacion de los arboles respecto a la reticula no suelen ser superiores a 10 a 15 cm, por lo que carreras de extension de los brazos del orden de 1m son suficientes para absorber esta dispersion si como es normal es aleatoria; en cuanto a la deriva en la alineacion de los arboles, esta siempre es suave, siendo suficiente para adaptarse a la misma el ajustarla en los cambios de calle. En cualquier caso tanto los parametros de disconformidad para excluir a un arbol como el numero de arboles que se usen para definir la direccion de la calle seran definidos como parametros para cada plantacion.

Como datos a entrar adicionalmente estan todas las dimensiones del vehiculo, brazos cabezas, cilindros etc.

En cualquier caso en el campo hay variedad de irregularidades por lo que el operador podra corregir en un momento dado, mediante joystick y via radio, los desajustes producidos, si fuesen de entidad, debidos a, baches e irregularidades del terreno, deslizamientos por barro, faltas de arboles etc.

Los dos primeros criterios se usan para la navegacion del vehiculo y que este se posicione en un entorno desde el que pueda llegar con las cabezas vibradoras a los troncos, el ultimo tiene una doble funcion: por un lado dirigir las cabezas vibradoras a los troncos y por otra contribuir a la navegacion. Una alternativa a esta segunda funcion en el caso en el que los sensores laser esten fijados al vehiculo puede ser suplida por la instrumentation de la que estan dotados los brazos, mediante la cual

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en el momento del agarre de los troncos por las pinzas de las cabezas vibradoras, se pueden calcular angulos y distancias realizando a efectos de la navegacion una funcion similar a la medicion que realizan los laseres aunque en este caso seria un operador el que guiase las cabezas vibradoras para agarrar a los troncos. De cualquier forma esta seria una gran ventaja sobre el estado actual de la tecnica ya que el vehiculo navegaria y haria las mismas maniobras que en el caso anterior excepto la de agarrar los troncos, que la haria con ayuda del operador. Este modo de operation que puede ser utilizado cuando se trabaje sin laser. Bien por indisponibilidad de los mismos o por cualquier otra circunstancia le hemos llamado modo de operacion asistido. En el caso en que los laseres vayan fijados a los soportes de las cabezas vibradoras se obtiene una vision mas cercana y directa de los troncos, lo cual en algunos casos puede representar una ventaja pero se pierde la anterior posibilidad

Description de las figuras

Para complementar la descripcion que antecede y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracteristicas de la invention, se va a realizar una descripcion detallada de una realization del procedimiento, usando preferentemente por simplicidad en la exposition un equipo vibrador de dos cabezas, en base a un juego de dibujos que se acompanan a esta memoria descriptiva y en donde con caracter meramente orientativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

La figura 1A es una proyeccion sobre el plano del suelo de la plantation del vehlculo

(1) en una parada en la situation teorica en cuanto a que la plantacion de los

arboles en los nudos de la reticula es exacta y la navegacion del vehiculo es

totalmente recta en direction de la calle una distancia exacta igual a la dimension

transversal. Se trata de un equipo que porta dos cabezas vibradoras (6), con los

brazos (7) extendidos a media carrera en la position previa a la de agarre de los

troncos (5I) y (5D), donde el punto de referencia del vehiculo (8) se superpone al

punto (2) donde debe de pararse el vehiculo (1) para vibrar el par de troncos (5I) y

(5D), estando el eje del vehiculo (4) coincidente eje de la calle (3). En la misma

figura se muestra el par de troncos de los arboles (5'I) y (5'D) que seran agarrados

y vibrados en la siguiente parada, parando el vehiculo en (2') asi como el par (5I) y (5 ”D) que seran vibrados cuando pare en (2) y asi sucesivamente.

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La figura 1B representa la misma situacion pero para el caso de un vibrador de cuatro cabezas, en este caso se vibran en cada estacion cada vez dos pares de troncos, el numero de paradas es la mitad, por ello en la siguiente parada que la hara en (2') vibrara los dos troncos (5'I) y los dos (5'D) y asi sucesivamente.

La figura 2 es una proyeccion sobre el plano del suelo de la plantacion del vehiculo (1) en una parada en una plantacion real, donde el punto (8) de referencia del vehiculo no ha coincidido con el punto consigna previsto (2). En esta situacion, los laseres (17) que porta han detectado, identificado y medido las distancias a los troncos (5I) y (5D) por lo que puede comparar la situacion real de estos con la situacion teorica (9I) y (9D) respecto al vehiculo. En la misma figura se han dibujado los vectores con los que se compone la siguiente trayectoria del vehiculo para alcanzar (2).

La figura 3 muestra de perfil, un equipo de vibracion con el que se ha implantado el procedimiento de agarre de troncos.

La figura 4 representa sendas vistas en planta y alzado lateral de una cabeza vibradora.

Descripcion de realizaciones preferentes de la invencion

Se parte de un conocimiento estadistico general del error que se considero admisible al plantar los arboles en los nudos de la reticula y de la precision con que la misma se llevo topograficamente al terreno, para las plantaciones a considerar; mientras mayor sean estos errores, mayor deben de ser, en el diseno del equipo, las posibilidades de giro y la amplitud de carrera de los brazos, para que sea posible acceder a los troncos en la parada, con solo el movimiento de los brazos, por ejemplo en el 95%, 99% o 100% de los casos. Posteriormente y ya en cada plantacion, se ajustan los parametros de descarte de troncos y los de angulo de barrido horizontal de los laseres en la busqueda e identificacion de los troncos. La invencion preve funcionar con la asistencia de un operador por motivos de seguridad y para paliar irregularidades puntuales, como para salvar regajos, terreno embarrado etc. y eventualmente para el cambio de calle.

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El procedimiento trata de que el vehiculo recorra las calles principales de la plantacion, parando para vibrar los arboles de cada lado de la calle, al mismo tiempo que toma referencias de la posicion de los mismos y as^ inferir la trayectoria a realizar para alcanzar la proxima parada, donde se espera que el vehiculo se situe dentro de un entorno tal que, los troncos a vibrar esten dentro de un angulo acotado de vision del o de los laseres y al alcance de los brazos del equipo.

Refiriendonos, por ahora, solo al caso del robot que incorpora dos cabezas vibradoras, en la Fig.lA se ha representado el estado del equipo en situation teorica, entendiendo por tal aquel en que los arboles estan plantados en los nudos de una reticula en que sus celdas son paralelogramos iguales entre si, estando el vehlculo (1) con ambas cabezas (6) dirigidas y en contacto con dos troncos (5I) y (5D), a izquierda y derecha de la calle (18) respectivamente, los brazos (7) estan en una situacion de distension intermedia, sin completar la carrera; los angulos de los mismos respecto al vehiculo son iguales entre si, resultando asi, que el eje del vehlculo (4) coincide con el eje de la calle (3) lo mismo que el punto (8) de referencia del vehiculo (1), coincide con el punto (2) de consigna de parada para el vibrado de los troncos (5I) y (5D). Dicho estado teorico del equipo, estara memorizado en el ordenador del mismo, junto con las dimensiones y angulos de la reticula teorica en cuestion, todas las dimensiones del vehiculo, la posicion del punto de referencia (8) los angulos y distancias a los troncos (5l) y (5D) y la de ellos entre si. Se entiende que para pasar de la situacion representada a la equivalente en la celda siguiente de la calle, bastara con que el vehiculo (1) realice una traslacion paralela al eje de la calle (3), igual a la distancia a los arboles siguientes de la misma (5'I) y (5'D), con lo que el punto de referencia del vehiculo (8) se situaria en el siguiente punto de parada (2') y el eje (4) del vehiculo seguiria coincidiendo con el eje de la calle (3) y asi sucesivamente.

Ya en una situacion real en el campo, se empezara con los arboles de inicio de una calle tratando de ajustar el equipo lo mas posible a la situacion teorica de la Fig. 1A, orientando el vehlculo (1) en la direction (3) de la calle principal, en el sentido de los arboles a vibrar, con los brazos (7) del equipo extendidos y abiertos como en el estado teorico, tratando de ajustar su posicion lo mas posible a la posicion real de los troncos (5I) y (5D) sin sobrepasarlos, pero siempre conservando la direccion del vehiculo coincidente con la de la calle, dejaremos que el equipo reconozca los troncos (5I) y (5D), los agarre y los vibre, mientras calcula el error de posicion del

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vehiculo al que nos referiremos mas adelante, que en este caso sera despreciable por el ajuste realizado, e inicie la navegacion.

En el caso del equipo de cuatro cabezas Fig. 1B, el estado teorico corresponded al del equipo en el centro de la calle con los cuatro brazos (7) sin completar la carrera y aqul la translation serla del doble de distancia que en el caso anterior. En una situation real el caso tambien es muy similar en cuanto a la determination de la direction y sentido del vehlculo, pero aqul para determina la position del vehlculo siempre en direccion del eje de la calle, habra que tener en cuenta la posicion de las cuatro cabezas en relation con los cuatro troncos.

El vehlculo en este primer caso tendra como consigna avanzar en llnea recta, en direccion de la calle principal asignada, una longitud igual al ancho de la reticula que como hemos dicho anteriormente lo tiene memorizado el sistema de control, gobernado por la brujula velara por corregir los giros intempestivos producidos por resbalamientos o irregularidades del terreno que lo desvlen del objetivo; cuando segun lectura de los odometros (21) se haya realizado el recorrido, el vehlculo parara en la direccion de la calle principal, asegurandose dicho alineamiento, incluso, ya parado, girando en redondo para ajustarse al mismo. A continuation extendera los brazos (7) en una maniobra de aproximacion, extendiendo los brazos en la direccion de la posicion teorica, pero con algo menos de extension, ajustado para conseguir que en la plantation correspondiente las cabezas vibradoras (6) entren en el campo de la proyeccion de la copa (19) de los arboles (5), con lo que despejara posibles ramas que pudieran interferir la vision de los troncos (5I) y (5D) por los laseres (17), ademas en esta maniobra, las cabezas vibradoras (6) estaran elevadas del suelo, gracias al control gobernado por los medidores de proximidad (20), una distancia suficiente como para que por debajo de ellas sean divisables los troncos reales (5I) y (5D) por el o los laseres (17) o un poco mas bajo si los laseres estan instalados en los soportes de las cabezas; esta maniobra se realizara con suficiente lentitud para que los laseres puedan detectar los troncos durante el avance. Realizado el escaneo e identificados cada uno de los troncos, medidas las distancias y angulos correspondientes y realizado el levantamiento tridimensional de

los mismos, por un lado dirigira cada una de las cabezas vibradoras (6) al tr°nc° correspondiente para iniciar la secuencia de vibrado con las maniobras de: agarre,

mediante las pinzas (22) dedicadas a tal fin, vibration, suelte de pinzas y retraction

de brazos (7) a la posicion de navegacion y por otro hara los siguientes calculos

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para definir la siguiente carrera: Calcular la distancia real entre los troncos (5I) y (5D), comparar esta distancia con la teorica dada por la longitud del segmento que une los arboles teoricos (9I) y (9D), si la diferencia en mas o en menos excede de un valor prefijado segun criterios estadisticos aplicados a la plantation, se desecharan dichas posiciones de arboles usando en su lugar los parametros usados en la anterior navegacion, si como en la mayoria de los casos estan dentro de lo admitido, el sistema informatico que porta el equipo calcula el vector (12), definido por tener el origen en (10) (punto medio del segmento que une los arboles teoricos (9I) y (9D)) y el extremo en (11) (punto medio del segmento delimitado por los centros de los arboles reales (5I) y (5D)), traslada el origen de dicho vector al punto (8) de referencia del vehiculo (1), obteniendo el vector (13) cuyo extremo indica el punto (2), que identifica el punto adecuado de parada adaptado a la realidad de la reticula de la plantacion en esta celda y que por lo tanto servira como referencia para la proxima navegacion.

Para ello se suma el vector (13) de correction de la situation erronea, con el vector de translation teorico (14) obteniendo el vector (15) que sirve de consigna para el nuevo desplazamiento del vehiculo, que se realizara con ayuda de la brujula y los odometros (21) que porta el vehiculo. Observese que el vector (12) permite en cada parada, conectar la position real del vehiculo (1) con la reticula formada por los cuatro arboles aledanos al robot, evitandose ademas derivas y acumulacion de errores.

Para que las cabezas vibradoras se adapten mejor al procedimiento descrito anteriormente, estas deben de tener una serie de singularidades:

- Los elementos tensores y amortiguadores (23) que las soportan, lo hacen fijados a la parte inferior de las mismas, al mismo tiempo que desacoplan las vibraciones establecidas en las mismas por la excentrica de los brazos (7). Esto es necesario para conseguir que el conjunto de cabezas y soporte de las mismas tengan la menor altura posible, con el fin de no interferir con ramas gruesas, del arbol en cuestion, en la maniobra de aproximacion previa descrita anteriormente y que como se ha dicho las cabezas sirven para despejar las ramas bajeras y asl hacer visibles los troncos por los laseres por debajo de ellas.

- Las pinzas de agarre (22) pueden girar un angulo cercano a 180° para ir desde la posicion de cerradas a la de abiertas y viceversa. Lo ideal en la aproximacion previa, es que lo mas adelantado del equipo en direction al tronco sea el taco frontal (24), para evitar que las pinzas (22) tropiecen con el mismo e incluso lo

5 golpeen lateralmente; por ello es necesario que esten lo mas abiertas posible. Con un giro de unos 165° se asegura esta condition ya que cerradas formaran un angulo de unos 15° dado el espesor de los tacos.

- Los soportes de las cabezas sirven ademas para despejar las ramas bajeras en 10 la aproximacion previa. La propia forma del soporte sirve para esta funcion, pero

puede ser mejorada superponiendole un capuchon superior.

- Las cabezas vibradoras estan dotadas de sensores de medida de distancia al suelo (20). Dichos sensores tienen una doble funcion: por un lado mandan la

15 senal para dirigir las cabezas en la maniobra previa de aproximacion y por otro dicha senal es usada para dirigir la orientation de los laseres en la operation de escaneo en la identification de los troncos.

Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invention, asi como un ejemplo de realization preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los 20 materiales, forma, tamano y disposition de los elementos descritos podran ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteration de las caractensticas esenciales de la invencion que se reivindican a continuation:

Claims (8)

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   REIVINDICACIONES

   1.- Procedimiento para automatizar y robotizar el vibrado de troncos de arboles plantados en reticula, para el derribo de sus frutos en la recoleccion, que emplea un vehteulo robotizado (1) que circula por las calles mas anchas (18) de la plantacion, vibrando en cada estacion al menos un arbol (5I-5D) de cada costado del vehiculo, el cual dispone de una o de dos parejas de brazos (7), cada uno de los cuales se dirige hacia un lateral y dispone de una cabeza vibradora (6), caracterizado por que incluye las siguiente fases:

   - una fase previa en la que se establecen como referencia de partida:

   o los puntos de consigna (2, 2, 2”,...) en los que se debe parar el vehfculo (1) para vibrar los arboles, situados en la llnea central (3) de la calle (18), separados una distancia equivalente a la dimension de la reticula media en la direction de la calles, en el caso del vibrador de dos cabezas y el doble en el caso de que el equipo disponga de cuatro cabezas vibradoras, las medidas de distancias las obtenidas mediante odometros (21) situados en el vehiculo.

   o la direccion de consigna del vehiculo coincidiendo con la direccion (3) de la calle principal, asignada en el origen por el operador y posteriormente indicada con referencia a una brujula existente en el equipo.

   o los angulos de consigna en los que deberan posicionarse los brazos (7) respecto al vehlculo (1), cuando este se situa en el punto de consigna (2) dependiendo del ancho de la calle (18) y de la situation de los puntos de consigna (2);

   o la extension de los brazos (7) para que el extremo de las cabezas vibradoras (6) toquen a los respectivos troncos (5) en situacion teorica, a vibrar;

   - una fase de posicionamiento del vehiculo (1) en un entorno limitado del punto de consigna de parada (2) desde el que seran accesibles los troncos de los arboles (5I-5D) por las cabezas vibradoras (6), mediante giro y extension de los correspondientes brazos (7);

   - extension de los brazos (7) en direccion a la situacion teorica de los respectivos troncos (5), manteniendo una distancia del suelo predeterminada, hasta

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   conseguir la identification, el visionado de los troncos y la toma de medidas de distancias y angulos de estos respecto al vehiculo, realizadas por equipos de emision-recepcion de rayos, o si esto no se ha conseguido parar en una situation previa a la teorica para ser asistido por el operador, terminando con el agarre de los mismos.

   - determinacion del vector de correction de position (12), en base de los segmentos que unen los troncos reales (5I-5D) con los teoricos memorizados en el ordenador (9I-9D).

   - vibrado de los arboles con las cabezas vibradoras que con sus pinzas agarran los respectivos troncos (5I-5D) de los mismos durante un tiempo predefinido;

   - terminado el vibrado de los arboles, las pinza vibradoras (6) se abren, los brazos (7) se repliegan hacia el vehiculo (1) y este se desplaza hacia el siguiente punto de consigna (2), teniendo en cuenta para determinar su trayectoria (14) la correccion (12) antes calculada, para cuando llega a el y se para, iniciar un nuevo proceso de vibrado de otro grupo de arboles (5I-5’D).
2. 2. - Procedimiento, segun la reivindicacion 1, caracterizado por que, establecida la posicion exacta de los troncos (5) mediante visionado, se calcula la distancia entre cada par de troncos a un lado y otro de la calle (18) y se compara con la anchura de dicha calle (18), desechando aquellos casos en los que la distancia entre troncos difieran en mas de un determinado valor.
3. 3. - Procedimiento, segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se establece como vision real de cada tronco (5) en cuestion, la obtenida en la parada mediante equipos emisores-receptores de rayos, cuyo reflejo corresponda a un objeto de forma seudocillndrica, este situado dentro de un entorno acotado relativo a los valores de posicionamiento del vehiculo, y presente una section transversal y/o diametro o radio de curvatura acotados, dentro de los parametros asignados a la plantation en el inicio del proceso.
4. 4. - Procedimiento, segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el proceso de localization de cada tronco (5) del arbol, una vez que el equipo se ha parado, se inicia apuntando la cabeza vibradora (6) en horizontal en la direction teorica

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   memorizada y en vertical segun la orden emanada desde el medidor de distancia al suelo incorporado en la misma, para a continuation, avanzar hasta una position previa a la teorica y alK realizar barridos del equipo emisor-receptor de rayos en dos direcciones, de amplitudes acotadas, la horizontal dependiendo del error de posicionamiento admitido en cada plantation y la vertical dependiendo de la altura de las cabezas vibradoras en la maniobra de aproximacion a los arboles en dicha plantacion.
5. 5. - Procedimiento, segun la revindication 1, caracterizado por que para cada plantacion se definen inicialmente en el equipo de control los siguientes parametros: a) el margen de error en la situation de los arboles respecto a la reticula; b) la deriva maxima existente en la direction prefijada a alineacion de los arboles; c) los parametros de disconformidad para excluir a un arbol; y d) el numero de arboles que se usan para determinar la direccion de la calle.
6. 6. - Equipo para automatizar y robotizar el vibrado de troncos de arboles plantados en reticula, para el derribo de sus frutos en la recoleccion, que incorpora un vehiculo robotizado (1), que usa como traction cadenas de goma amortiguadas, para circular por las calles mas anchas (18) de la plantacion, vibrando en cada estacion al menos un arbol (5I-5D) de cada costado del vehiculo, para lo cual dispone de una o de dos parejas de brazos (7), cada uno de los cuales se dirige hacia un lateral y puede girar, extenderse y retraerse una longitud conveniente, asi como subir y bajar el extremo en el que se ubica una cabeza vibradora (6), que esta articulada en el extremo de dicho brazo (7) para realizar dos movimientos de giro, uno de ellos con el eje de giro coincidiendo con la direccion de extension del brazo y el otro perpendicular al anterior y paralelo al soporte de la cabeza, caracterizado por que comprende:

   - una serie de sensores de medida, que permiten calcular los angulos de los brazos (7) con respecto al eje longitudinal (4) del vehiculo, su distancia con respecto a un punto de referencia (8) situado preferentemente en el centro del vehlculo, asi como la altura con respecto al suelo a la que se situa cada una de las cabezas vibradoras (6) y la direccion de avance del vehiculo;

   - una unidad de control del vehiculo (1), con capacidad de controlar tanto los movimientos del mismo, de los brazos (7) y de las cabezas vibradoras (6);

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   - un software implementado en dicha unidad de control que, en combination con unos odometros (21) y de brujula y/o unidad GPS instaladas en el vehteulo (1) establece las medidas de las distancias y angulos correspondientes que conforman la reticula de la plantacion;

   - un medio de comunicacion via radio con el exterior, a traves de los cuales el vehlculo (1), los brazos (7) y cabezas de vibration (6) puede ser dirigidos por un operador mediante ordenes de avance, paro, velocidad y giro del vehiculo, ademas de todos y cada uno de los movimientos de cada brazo, por medio de un mando tipo palanca o similar; siendo preferentemente dichas ordenes aditivas a las de la unidad control, de forma tal que el operador puede corregir trayectorias en base a corregir consignas al control, si percibe equivocation en cualquiera de los movimientos que realiza el equipo.
7. 7. - Equipo, segun la revindication 6, caracterizado porque el software implementado en dicha unidad de control, en combinacion con unos medios de vision artificial, preferentemente tipo laser, efectua el escaneo e identification de cada uno de los troncos (5) de los arboles, y en combinacion con unos odometros (21) y de brujula y/o una unidad GPS instalados en el vehiculo (1) establece las medidas de las distancias y angulos correspondientes y determina el geoposicionamiento de los troncos (5) que conforman la reticula de la plantacion;
8. 8. - Equipo, segun las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque los equipos de visionado van montados en los soportes de las cabezas vibradoras (6) por lo que el posicionado del vehiculo (1) se hace teniendo en cuenta las medida de distancia a los troncos obtenidos por estos y la de los sensores instalados en los brazos (7).