ES2613862B1 - Sistema y procedimiento de recolección integral de frutos - Google Patents
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Abstract
El sistema de recolección integral de frutos comprende un vehículo vibrador (1), con un brazo vibrador (6) y una primera pantalla (3), y un vehículo recolector (2), que comprende una segunda pantalla (4) que incorpora un canal de recolección (7) en uno de sus extremos. El vehículo vibrador (1) comprende medios de almacenamiento de un mapeado de un terreno, un detector para la identificación de árboles, elementos para la coordinación con el vehículo recolector (2) que incluyen un detector de la posición del vehículo recolector (2). El vehículo recolector (2) también comprende un mapeado del terreno, un detector para identificar árboles y un detector de la posición del vehículo acompañante. Además, comprende una unidad lógica de control, un sistema de nivelación con dos inclinómetros, una zona de limpieza y un contenedor (5) para el fruto recolectado. La invención también describe el procedimiento de recolección llevado a cabo por el sistema.
Description
SISTEMA Y PROCEDIMIENTO DE RECOLECCION INTEGRAL DE FRUTOS.
DESCRIPCIÓN 5
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un sistema de recolección y gestión integral de frutos en árboles en hilera. El sistema comprende un vehículo que incorpora un brazo vibrador de troncos con pantalla para la recolección de frutos derribados y un vehículo acompañante 10 para la gestión de los frutos derribados.
Aunque no de forma limitativa, el sistema está diseñado para su uso en árboles frutales que presentan un tronco y una copa de árbol globosa o esférica, en especial olivos, y, en particular, para la recolección de frutos en árboles de tamaño medio y homogéneo tales 15 como el olivar intensivo, con una densidad de entre 200 y 600 árboles/ha caracterizados por contar con un solo pie vertical y plantados en un marco rectangular uniforme plantados en hileras. Además, también puede ser utilizado en otras especies arbóreas similares tales como las de frutos secos, frutales de hueso, frutales de pepita cítricos, o cualquier otro de fruto colgante en árboles o arbustos. 20
La invención encuentra especial aplicación en el ámbito de la industria del olivar de mesa y de almazara donde la mecanización de la recolección es fundamental para la reducción de los costes de producción y el aumento de la rentabilidad. El sistema pretende dar solución a la gestión del fruto derribado incluyendo la interceptación, limpieza y descarga sobre 25 contenedores, ya sean remolques, recipientes o sacos.
El trabajo según la tipología descrita anteriormente se define como discontinuo, entendiéndose como tal aquel proceso en el que la máquina avanza y se detiene para realizar los ciclos correspondientes del trabajo de recolección, como son el derribo, la 30 interceptación y la gestión del fruto derribado. Este ciclo comprende el posicionamiento del brazo vibrador sobre cada árbol, cubriendo toda su proyección con las pantallas y activando para el derribo el cabezal vibrador unido al tronco. El derribo de fruto se realiza de forma simultánea y sincronizada sobre un vehículo recolector que incluye pantallas para la
interceptación de fruto y sistemas de gestión, limpieza y carga. Una vez realizada dicha intervención se retraen los mecanismos de forma automatizada y se reanuda la marcha hasta situarse sobre el siguiente árbol objeto de cosecha, volviéndose a repetir el ciclo anterior.
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PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER Y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El proceso de recolección de los frutos en campos de cultivo extensivo ha sufrido una pequeña evolución en cuanto a la implementación de mecanización, debido a las dificultades que se han ido encontrando para conseguir establecer en los campos un modelo de máquina que se adapte a los diferentes tipos de plantación. De la misma manera, la 10 dificultad para implementar maquinarias específicas para la alta variedad en tipologías de plantaciones también ha supuesto un freno al desarrollo de esta maquinaria.
El gran avance en la recolección de frutos se ha centrado en el desarrollo de maquinaría para el derribo de frutos como los vibradores de troncos y su implementación en diferentes 15 versiones de vehículos. Estos vibradores se han ido implementando en vehículos adaptados a cada necesidad en función del terreno en el que se utilizan, como los buggy, con una alta capacidad de maniobrabilidad o simplemente tractores, debido a su alta versatilidad para poder ser empleados en una diversidad de funciones. Los vibradores de troncos cuentan con un sistema de pinza vibradora con una masa excéntrica, que se hace girar mediante 20 sistemas hidráulicos. Al girar la masa, se genera una vibración que se transmite al tronco de los árboles, haciendo caer los frutos sobre superficies de recogida, como lonas, redes o similares.
En cualquier caso, los vibradores suponen únicamente la primera etapa en el proceso de 25 recolección, como es el derribo del fruto procedente del árbol, habiéndose desarrollado la evolución de los vibradores paralelamente a diferentes formas, implementadas igualmente en vehículos, enfocadas en el acopio o recolección propiamente dicha. Esta segunda etapa del proceso de recolección, tradicionalmente, se ha estado realizando mediante la colocación de superficies flexibles, como redes, lonas y similares, sobre el terreno debajo de 30 los árboles, siendo extendidas y, posteriormente, recogidas por el personal laboral. El desarrollo de estas superficies de recogida de frutos ha evolucionado de diferentes formas. Una de ellas es mediante un brazo mecánico que sobresale del vehículo recolector hasta situarse junto al árbol para desplegar una serie de brazos alrededor del árbol. Los brazos
están unidos mediante superficies flexibles, como telas o plásticos, creando una especie de paraguas invertido. Otro tipo de recolectores implica la utilización de dos vehículos, cada uno ubicado a un lado de la hilera de árboles a recolectar. Uno de los vehículos incorpora el brazo vibrador que agarra al árbol. Cada uno de los vehículos incorpora una pantalla, una fija destinada a la recolección y otra extensible e inclinada que se solapa sobre la anterior y 5 que se despliega al llegar a la posición del árbol a recolectar. Una vez producida la vibración del árbol, el fruto cae sobre las pantallas. La pantalla extensible se recoge y los vehículos van a buscar el siguiente árbol. Además de los sistemas de vibración mencionados, también se encuentran vibradores de ramas, sin actuar directamente sobre los troncos de los árboles. 10
Este tipo de desarrollos son ya conocidos en el estado de la técnica y han sido divulgados en documentos como los que se mencionan a continuación.
El documento US4279118 describe un equipo que incorpora un sistema de derribo por 15 vibración y gestión del fruto derribado mediante una estructura retráctil que intercepta el fruto y lo conduce por dos cintas trasportadoras a la parte trasera de la cosechadora.
Los documentos US3964244 y US 3683617 describen un vehículo que incorpora un vibrador de troncos y un sistema desplegable de lonas para interceptación de frutos y dos cintas 20 trasportadores a cada lado para la gestión del fruto derribado.
El documento US7117661 describe un vehículo remolcado que incorpora una estructura para la recepción de frutos con un sistema desplegable que se extiende bajo el árbol.
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El documento US6925792 describe un sistema de recolección de frutos que incorpora un primer vehículo con un vibrador de troncos y un sistema de deflectores sobre la pinza para el derribo de fruto, junto con una pantalla para la recolección de frutos derribados. El sistema incorpora además un segundo vehículo acompañante que también incorpora una pantalla para la recolección del fruto y sobre la que se deriva el fruto recolectado en la primera 30 pantalla. Esta segunda pantalla conecta con un sistema de gestión de fruto derribado mediante el cual se procede a su almacenamiento.
Sin embargo, ninguno de estos sistemas ha conseguido resolver de una forma completa el proceso de recolección de una hilera de frutales.
La presente invención viene a solucionar este problema, que no estaba resuelto en el presente estado de la técnica, presentando un sistema que resuelve el proceso completo de 5 recolección de una hilera de frutales de una forma completamente autónoma.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención divulga un sistema de recolección integral de frutos que comprende un vehículo vibrador con un brazo vibrador y una primera pantalla que incorpora una 10 abertura para el paso del tronco del árbol a recolectar. El sistema también comprende un vehículo recolector que tiene una segunda pantalla que incorpora un canal de recolección en uno de sus extremos. Al unirse las pantallas para proceder a la recolección del fruto del árbol, forman una configuración en “V”.
15
El vehículo vibrador comprende medios de almacenamiento de un mapeado de un terreno, un detector para la identificación de árboles y elementos para la coordinación con el vehículo recolector. Entre estos elementos se incluye un detector de la posición del vehículo recolector.
20
El vehículo recolector también comprende medios de almacenamiento del mapeado del terreno, un detector para la identificación de árboles y un detector de la posición del vehículo vibrador. Además, también comprende una unidad lógica de control, un sistema de nivelación que comprende dos inclinómetros para controlar el nivel transversal y el nivel longitudinal del vehículo respectivamente. En el vehículo recolector se ubica una zona de 25 limpieza y un contenedor para el almacenamiento del fruto recolectado.
El mapeado del terreno incluye la posición de los árboles que se van a recolectar.
La unidad lógica de control está configurada para gestionar una comunicación de forma 30 continua entre el vehículo vibrador y el vehículo recolector.
El sistema de nivelación está configurado para mantener la orientación de la segunda pantalla, actuando sobre el sistema de suspensión del vehículo recolector.
La zona de limpieza comprende un sistema de soplado y una despalilladora para la limpieza del fruto recolectado por las pantallas.
El contenedor recepciona el fruto recolectado desde la zona de limpieza limpio de 5 impurezas.
El detector para la identificación de árboles de la invención puede estar también configurado para la identificación de obstáculos que se encuentre el vehículo en su trayectoria.
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El sistema de nivelación que incorpora el vehículo recolector también lo puede incorporar el vehículo vibrador.
La detección del vehículo acompañante se realiza mediante un detector que utiliza ondas electromagnéticas, un posicionador GPS, señales luminosas o una cámara de video con su 15 respectivo marcador visual.
El sistema de recolección integral de la invención también puede comprender una centralita para la gestión de los vehículos. Esta centralita puede estar ubicada en el vehículo vibrador, en el vehículo recolector o en una zona remota. 20
El vehículo recolector puede comprender un sistema de pesaje que emite una señal si el contenedor ha alcanzado un nivel predeterminado. En este caso, el vehículo recolector es gestionado por un operador encargado de las funciones de avance y detención del vehículo, ya sea sobre el mismo vehículo o remolcándolo con una máquina tractora mediante una 25 lanza que puede ser articulada para permitir una desalineación entre la máquina tractora y el vehículo recolector. De esta forma, el tractor no tiene que ir tan pegado a la hilera de árboles como el vehículo recolector. En este caso, el operador también gestiona el control de la trazabilidad del proceso de recolección, que incluye la sustitución del contenedor lleno y el envío de información a la unidad de control acerca del contenedor sustituido y los árboles 30 recolectados en ese contenedor.
El vehículo vibrador también puede ser gestionado por un operador que se encarga de las funciones de avance y detención del vehículo y del proceso de agarrar el árbol con el brazo vibrador.
La invención también incluye el procedimiento de recolección integral de frutos mediante el 5 sistema anteriormente descrito.
Partiendo de una situación en la que el vehículo vibrador y el vehículo recolector se encuentran posicionados al inicio de una hilera de árboles y cada uno a un lado de la hilera, comprende las siguientes fases: 10
a) Arrancar y comenzar el movimiento del vehículo vibrador;
b) Arrancar y comenzar el movimiento del vehículo recolector;
c) Detener el vehículo si, en cualquier momento estando en movimiento, el detector de obstáculos del vehículo correspondiente detecta un elemento extraño; 15
d) Detener el vehículo vibrador al detectar un árbol;
e) Detener el vehículo recolector al detectar un árbol;
f) Detectar mediante el vehículo vibrador que el vehículo recolector se encuentra detenido y está posicionado en el mismo árbol;
g) Extender el brazo vibrador y agarrar al árbol detectado; 20
h) Extender la primera pantalla;
i) Activar el sistema de nivelación del vehículo recolector;
j) Extender la segunda pantalla;
k) Activar las cintas trasportadoras y los elementos de la zona de limpieza del vehículo recolector; 25
l) Comenzar el vibrado del árbol;
m) Mantener la duración e intensidad del vibrado según los parámetros prefijados;
n) Detener el vibrado del árbol;
o) Soltar el árbol, recoger el brazo vibrador y
p) Recoger la primera pantalla; 30
q) Recoger la segunda pantalla;
r) Si se detecta que el peso del contenedor ha superado un valor predeterminado, detener las cintas transportadoras, dejar el contenedor en el terreno y colocar un nuevo contenedor en el vehículo recolector, identificando en una base de datos el
contenedor sustituido con los árboles recolectados, de forma que el procedimiento incluya la trazabilidad de la recolección;
s) Si el árbol detectado no es el último de la hilera, volver a la fase a).
t) Si el árbol detectado es el último de la hilera, detener el vehículo vibrador y el vehículo recolector; 5
El procedimiento también puede incluir, después de la fase f), una fase adicional:
u) Detectar el vehículo recolector que el vehículo vibrador se encuentra detenido y está posicionado en el mismo árbol;
10
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Para completar la invención que se está describiendo y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización de la misma, se acompaña un conjunto de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se han representado las siguientes figuras: 15
- La figura 1 representa una vista frontal del sistema de la invención donde puede verse un árbol destinado a ser recolectado con un vehículo vibrador y un vehículo recolector a cada lado.
- La figura 2 representa una vista en planta del sistema según se ha representado en 20 la figura 1.
- La figura 3 representa una vista en perspectiva frontal de un vehículo recolector.
- La figura 4 representa una vista frontal del vehículo recolector.
- La figura 5 representa una vista en planta del vehículo recolector.
- La figura 6 representa una vista en perspectiva trasera de un vehículo recolector. 25
A continuación se facilita un listado de las referencias empleadas en las figuras:
1. Vehículo vibrador.
2. Vehículo recolector.
3. Primera pantalla. 30
4. Segunda pantalla.
5. Contenedor.
6. Brazo vibrador.
7. Canal de recolección.
La presente invención describe un sistema para llevar a cabo el proceso completo de recolección de una hilera de árboles frutales, así como el procedimiento seguido.
5
El sistema comprende dos vehículos (1, 2) ubicados a sendos lados de la hilera de frutales a recolectar y que se desplazan paralelamente a la hilera de frutales.
El primer vehículo, o vehículo vibrador (1), incorpora un brazo vibrador (6) de troncos para el derribo de frutos y una primera pantalla (3) que es desplegada para cubrir alrededor de la 10 mitad de la superficie de sombra del árbol en la interceptación del fruto al ser derribado. El brazo vibrador (6) es conocido en el estado de la técnica. Típicamente está formado por un eje articulado mecánicamente unido al vehículo vibrador (1) que termina en una pinza prensora.
15
El segundo vehículo, o vehículo recolector (2), incorpora una segunda pantalla (4) para interceptar el fruto que cubre la otra mitad de la superficie de sombra del árbol. Además, incorpora una zona de limpieza con los elementos necesarios para proceder a la limpieza del fruto derribado y su almacenamiento en un contenedor (5) que puede ser un remolque, un recipiente o un saco. 20
Para abarcar la totalidad de la superficie de sombra del árbol, la primera pantalla (3) incorpora una abertura central para la introducción del tronco del árbol, de forma que pueda abarcar más de la mitad de la superficie de sombra del árbol.
25
El vehículo recolector (2) incorpora una unidad lógica de control PLC que incluye elementos sensores y de control necesarios para introducir la automatización, parcial o total, de las tareas que forman parte del proceso. También incorpora elementos para la coordinación con el vehículo vibrador (1).
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De la misma forma, el vehículo vibrador (1) incorpora elementos para la coordinación con el vehículo recolector (2).
En una primera forma de realización, los vehículos (1, 2) de la invención son autónomos, gestionados a través de una centralita que puede estar ubicada en uno de los vehículos (1, 2) o en una zona remota. En este caso, los vehículos (1, 2) incorporan la electrónica adecuada para llevar a cabo las tareas que conforman el procedimiento integral de recolección. 5
En una segunda forma de realización, los vehículos (1, 2) están dirigidos por un operador. El operador del vehículo vibrador (1) se encarga de las tareas relacionadas con el movimiento y detención del vehículo (1), además de accionar el brazo vibrador (6) para posicionarlo sobre el árbol. El operario del vehículo recolector (2) se encarga únicamente de las tareas 10 relacionadas con el movimiento y detención del vehículo (2).
Para la comunicación entre ambos vehículos (1, 2), el sistema incorpora una interfaz de control y señalización mediante bus can, modbus o similar. Esta interfaz permite la entrada y salida de señales para la comunicación en cualquier momento entre los vehículos (1, 2). 15
Para proceder a la recolección de una hilera de frutales, el vehículo vibrador (1) y el vehículo recolector (2) se sitúan en una posición inicial, cada uno a un lado de la hilera de frutales. Cada uno de los vehículos (1, 2) incorpora un mapeado del terreno que van a recolectar, que incluye información de la posición de los árboles de la hilera a recolectar y también del 20 vehículo (1, 2) acompañante. De esta forma, los árboles que conforman la hilera han sido detectados y ubicados y el vehículo (1, 2) acompañante, posicionado. Una vez los vehículos (1, 2) entran en movimiento, el intercambio de información entre ambos se realiza de forma continua.
25
De esta forma, para comenzar la recolección, ambos vehículos (1, 2) comienzan a avanzar, cada uno por un lateral de la calle.
En cuanto el vehículo vibrador (1) entra en movimiento, al detectar el primer árbol de la hilera, se detiene junto a él al llegar a la altura de la posición en la que se encuentra el brazo 30 vibrador (6). Es entonces cuando se extiende el brazo vibrador (6) para agarrar al árbol firmemente.
El vehículo recolector (2) incorpora un sistema de detección de árboles mediante el que se lleva a cabo la parada una vez ha sido detectado un árbol. Este proceso de detección incluye una fase de comunicación con el vehículo vibrador (1) para confirmar la posición en que se encuentra, de forma que no pueda darse la situación de que cada vehículo (1, 2) se encuentre frente a un árbol diferente. A pesar de que el proceso de detección del vehículo 5 (1, 2) acompañante lo puede realizar uno solo de los vehículos (1, 2), en la primera forma de realización con los vehículos autónomos, se puede realizar por cada uno de los dos vehículos (1, 2), a modo de doble comprobación, de forma que cada vehículo (1, 2) detecta la posición del acompañante.
10
Una vez detenido el vehículo recolector (2), la segunda pantalla (4) realiza un movimiento de aproximación al tronco del árbol a recolectar, normalmente en dirección perpendicular a la del avance del vehículo (2). Esta extensión de la segunda pantalla (4) se lleva a cabo mediante medios conocidos en el estado de la técnica como, por ejemplo, cilindros hidráulicos o mecanismos electrónicos. 15
El vehículo vibrador (1), detenido frente a un frutal y agarrado a él mediante el brazo vibrador (6), detecta cuando se ha detenido el vehículo recolector (2). De la misma forma, también procede a enviar una señal al vehículo recolector (2) para confirmar su presencia en el mismo árbol. 20
La comunicación entre ambos vehículos (1, 2) para determinar la posición del acompañante puede llevarse a cabo mediante ondas electromagnéticas, mediante intercambio de posicionamiento GPS, mediante señales luminosas o mediante cualquier otro método conocido en el estado de la técnica. Una opción preferida consiste en recurrir a marcadores 25 visuales instalados en puntos concretos de ambos vehículos (1, 2). Para asegurar el encaramiento de los vehículos (1, 2), se hace uso de una cámara debidamente alineada para detectar la posición relativa del otro vehículo (1, 2). La cámara enfoca a la perpendicular del sentido de la marcha para poder captar la imagen del marcador visual característico colocado en una posición concreta del otro vehículo (1, 2). 30
Una vez terminada la maniobra de extensión de la segunda pantalla (4), el vehículo recolector (2) envía una señal de aviso al vehículo vibrador (1), que emite la orden para extender la primera pantalla (3) para la recolección de la fruta que va a ser derribada. Esta
primera pantalla (3) se extiende posteriormente al posicionamiento de la segunda pantalla (4) por considerar más sencillo este orden, debido a que la primera pantalla (3) debe encontrarse solapándola superiormente, de forma que el fruto derribado no caiga fuera de las pantallas (3, 4). En cualquier caso, según se representa en la figura 1, el brazo que mueve la primera pantalla (3) y el brazo vibrador (6) pueden encontrarse unidos, de forma 5 que el movimiento sea solidario. En este caso, la primera pantalla (3) se desplegaría antes que la segunda pantalla (4), sin influir el orden.
La primera pantalla (3) se extiende con una inclinación dirigida hacia la segunda pantalla (4), es decir, hacia la zona del otro lado del árbol. Por su parte, la segunda pantalla (4) también 10 tiene una inclinación, dirigida hacia el extremo más cercano al árbol. Este extremo de la segunda pantalla (4) termina en un canal de recolección (7) que puede incorporar una cinta transportadora o estar formado por ella, de forma que el fruto caído en las pantallas (3, 4) es trasladado a una zona particular de la segunda pantalla (4) donde se encuentra una segunda cinta transportadora que, ubicada hacia el interior del vehículo recolector (2), se 15 encarga de transportar los frutos recolectados a una zona de limpieza. Según se representa en la figura 1, puede verse que ambas pantallas (3, 4) forman una configuración en “V”. La primera pantalla (3) no tiene por qué estar dirigida al canal de recolección (7), sino únicamente solapar a la segunda pantalla (4), siendo esa la posición límite, de forma que, por efecto de la gravedad, el fruto derribado se dirija por sí solo al canal de recolección (7). 20
De esta forma, el proceso de coordinación del vehículo vibrador (1) con el vehículo recolector (2) incluye las siguientes fases:
1. Indicación de que el brazo vibrador (6) se encuentra agarrado al árbol y listo para vibrar. 25
2. Indicación de vehículo recolector (2) posicionado.
3. Indicación de segunda pantalla (4) desplegada.
4. Indicación de primera pantalla (3) desplegada.
5. Indicación de vibración finalizada.
6. Indicación de recolección terminada y enviada a la zona de limpieza. 30
7. Indicación de vehículo vibrador (1) desplazándose a localizar el siguiente árbol.
8. Indicación de vehículo recolector (2) desplazándose a localizar el siguiente árbol.
La actuación del brazo vibrador (6) se realiza por un tiempo predeterminado. Este tiempo depende de la época en la que se realice la recolección, que será función del grado de madurez en el que se encuentran los frutos. De esta forma, los frutos más maduros necesitarán menos tiempo de vibrado para ser derribados.
5
Una vez terminada la vibración, además del brazo vibrador (6), la primera pantalla (3) se recoge y el vehículo vibrador (1) continúa la marcha hacia el siguiente árbol de la hilera. De la misma forma, la segunda pantalla (4) también se recoge y el vehículo recolector (2) continúa la marcha hacia el siguiente árbol, repitiéndose el proceso de la misma forma descrita. 10
El intercambio de señales entre el vehículo vibrador (1) y el vehículo recolector (2) permite coordinar el funcionamiento de ambos vehículos (1, 2). Hay que destacar que las señales pueden tener origen en el sistema autónomo o pueden ser generadas manualmente, en el caso de que el sistema incorpore un operador. 15
Así, la indicación de fin de vibración se transmite del vehículo vibrador (1) al vehículo recolector (2) una vez se haya llevado a cabo. En caso de tratarse del modo de realización con operador, en el vehículo recolector (2) se recibe la señal, que puede ser mediante la activación de un indicador luminoso, sonoro o una combinación de ambos, de forma que el 20 operador quede informado. En caso de tratarse de la forma de realización con vehículo autónomo, el aviso puede no realizarse de forma sensorial, sino únicamente mediante la activación de la siguiente fase. En cualquiera de los dos casos, una vez enviada información acerca del fin de vibración, el vehículo recolector (2) detecta que puede dar por terminada la fase de recolección en ese árbol, pasando a recoger la segunda pantalla (4) y continuar 25 hacia el siguiente árbol de la hilera.
Las figuras 1 y 2 representan el sistema de la invención donde aparecen un vehículo vibrador (1) y un vehículo recolector (2), cada uno a un lado del árbol que se va a recolectar. Se puede ver en estas figuras como las dos pantallas (3, 4) abarcan toda la superficie de 30 sombra del árbol a recolectar. Se puede ver también que el vehículo recolector (2) se ha representado de una forma muy básica, debido a que la representación de un vehículo recolector (2) aparece con más detalle en las figuras 3 a 6.
En la figura 1 aparece el brazo vibrador (6) unido al brazo de la primera pantalla (3), aunque cada uno de los brazos podría ir independiente y unido al vehículo vibrador (1).
Las figuras 3 a 6 representan un vehículo recolector (2) sin operador, como una de las formas de realización posibles. 5
Un factor fundamental para obtener una óptima recolección es que debe estar asegurado que se produce el solapamiento de las dos pantallas (3, 4), puesto que, de otra forma, el fruto derribado caería al terreno. Esto es importante en situaciones en las que el terreno se encuentra inclinado, ya sea por la propia orografía del terreno, o por labores realizadas en el 10 terreno expresamente con alguna intención, como puede ser el uso de caballones para evitar problemas de encharcamiento en suelos húmedos.
Para esto, el vehículo recolector (2) incorpora un sistema de nivelación que proporciona la orientación del vehículo para así posicionar la segunda pantalla (4), de forma que siempre 15 se posiciona perpendicularmente a la línea de la fuerza de la gravedad. Hay que tener en cuenta que la segunda pantalla (4) tiene una inclinación necesaria para que los frutos caídos sobre ella se desplacen por sí solos hasta el canal de recolección (7), por lo que en realidad es el canal de recolección (7), como extremo de la segunda pantalla (4), el que se posiciona. A pesar de que puede considerarse necesario también, normalmente el vehículo vibrador (1) 20 no incorpora ningún sistema de nivelación, puesto que la única función que debe cumplir la primera pantalla (3) es que su extremo se encuentre solapando a la segunda pantalla (4) y esta situación siempre se cumplirá, al estar la segunda pantalla (4) ubicada a nivel del suelo o muy próximo a él.
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El mecanismo de nivelación está basado en la definición del plano que forma el terreno mediante tres puntos ubicados en el vehículo (1, 2). La información sobre este plano es analizada en la unidad lógica de control PLC. En el caso del vehículo recolector (2), para buscar el posicionamiento perpendicular a la línea de la gravedad, según se ha mencionado, el sistema de control actúa sobre el propio sistema de suspensión del vehículo (2). 30
El sistema de suspensión del vehículo recolector (2) está formado por cuatro cilindros hidráulicos instalados en proximidad a cada una de las ruedas del vehículo recolector. Los dos cilindros de las ruedas traseras son independientes, y se alimentan por sendas
electroválvulas. Los dos cilindros de las ruedas delanteras funcionan en paralelo, alimentados por una única electroválvula. De esta forma se produce el triángulo de sustentación que asegura el contacto de las cuatro ruedas con el suelo en cualquier tipo de terreno y la definición de la inclinación en que se encuentra el vehículo (2) con respecto a la vertical. 5
El sistema de nivelación comprende dos inclinómetros, uno lateral y otro longitudinal, y cuatro encoders, asociados a la carrera de cada uno de los cilindros hidráulicos.
En la forma de realización manual, el operario puede provocar una inclinación lateral del 10 vehículo recolector (2), o una circulación nivelada en terrenos con pendiente transversal, alimentando de forma diferente los cilindros del eje trasero. También se puede provocar una inclinación longitudinal del vehículo recolector (2), o una circulación nivelada en terrenos en rampa, alimentando de forma diferente los cilindros del eje delantero con relación a los del trasero. De esta forma, actuando sobre los diferentes cilindros, se puede nivelar el vehículo 15 (2) lateral o longitudinalmente.
En la forma de realización automática, el inclinómetro longitudinal registra las posibles inclinaciones del chasis, ordenando la activación de los cilindros del eje delantero o los del trasero en el sentido de compensar la diferencia con la horizontal. Al detectar nivelación, se 20 conserva la posición adquirida. Si se detecta una pendiente contraria debe invertirse la maniobra, de forma que desciendan los cilindros que se habían elevado previamente. El inclinómetro transversal registra las posibles inclinaciones laterales del chasis, ordenando la activación de los cilindros de uno u otro lado del eje trasero en el sentido de compensar la diferencia con la horizontal. Al detectar nivelación se interrumpe la alimentación de la 25 electroválvula activa, conservándose la posición adquirida. Si se detecta una pendiente contraria debe invertirse la maniobra, de forma que desciendan los cilindros que se habían elevado previamente.
En el caso de que el vehículo vibrador (1) también incorporase un sistema de nivelación, el 30 sistema de control actuaría sobre el sistema de suspensión del vehículo vibrador (1) de la misma manera que se ha descrito para el vehículo recolector (2).
El vehículo recolector (2) también incorpora una segunda cinta transportadora con la misión de transportar los frutos derribados desde el canal recolector (7) hasta la zona de limpieza, donde se encuentra una despalilladora, que procede a eliminar todo residuo adicional al fruto, como restos de ramas, hojas o similares, un sistema de soplado, encargado de sacar todos estos residuos de la zona de limpieza y una zona inferior, a donde caen los frutos 5 limpios para ser trasladados, mediante una tercera cinta transportadora, al contenedor (5). La despalilladora es una máquina conocida en el estado de la técnica, así como el sistema de soplado, que está formado por al menos un ventilador que insufla aire sobre los frutos desde que caen de la cinta transportadora en la zona de limpieza hasta que han sido despalillados. El vehículo recolector (2) incorpora unos medios encargados de pesar el 10 contenedor (5) donde se deposita el fruto, conectados a la unidad de control, de forma que, al llegar a un valor inicialmente programado, se emite una señal que impide que el vehículo recolector (2) continúe la marcha hacia el siguiente árbol y deba ser sustituido el contenedor (5).En la realización con operario, la sustitución del contenedor (5) se realiza sin necesidad de más necesidad de control. En la realización con vehículo autónomo, sería conveniente un 15 sistema automatizado de intercambio de contenedores que podría implicar unos gastos excesivos en cuanto a inversión. De esta forma, se puede incorporar un contenedor (5) con un tamaño capaz de albergar la producción de toda la hilera de árboles a recolectar.
El cambio de contenedor (5) implica un control de la trazabilidad del sistema consistente en 20 la incorporación en una base de datos con la información del contenedor (5) sustituido y de los árboles que ha recolectado, de forma que queden totalmente relacionados el origen de los frutos recolectados con la ubicación.
En el caso de la realización con operador, el vehículo recolector (2) puede ser remolcado 25 por una máquina tractora en lugar de tener movilidad independiente. En este caso, se encuentra unido a la máquina tractora mediante una lanza articulada que permite que, a pesar de que la máquina tractora y el vehículo recolector (2) se muevan en la misma dirección, exista una desalineación entre ellos, de forma que la máquina tractora pueda desplazarse por mitad de la calle entre dos hileras de árboles y el vehículo recolector (2) 30 pueda ir más pegado a la hilera de árboles que está recolectando.
Por último, el vehículo recolector (2) también incorpora un detector de obstáculos IR que proporciona información al vehículo (1, 2) en caso de encontrarse algún obstáculo
inesperado en su trayectoria. Este detector de obstáculos puede ser el mismo que se emplea para detectar el árbol, y está conectado a la unidad de control, de forma que el vehículo recolector (2) actúe según la información recibida, pudiendo llegar a detenerse en caso de detectar algún obstáculo o elemento inesperado en su trayectoria. El vehículo vibrador (1) también puede incorporar un detector de obstáculos. 5
De esta forma, la unidad lógica de control PLC lleva a cabo el control de los siguientes elementos:
- Detección de un árbol de la hilera.
- Detección de vehículo vibrador parado con el brazo vibrador posicionado en un árbol. 10
- Detección de la segunda pantalla (4) extendida.
- Detección de cada uno de los vehículos (1, 2) por el acompañante, de forma que se confirme que el árbol detectado a recolectar es el mismo para los dos vehículos (1, 2).
- Detección de la primera pantalla (4) extendida. 15
- Detección de comienzo y fin de vibración.
- Detección de posición del contenedor (5) de recolección.
- Detección del peso del contenedor (5), para determinar si es necesario ser sustituido.
- Detección de la nivelación del vehículo (1, 2) a través del sistema de nivelación.
- Detección de obstáculos en la trayectoria del vehículo recolector (2). 20
- Detección de brazo vibrador (6) retirado.
- Detección de primera pantalla (3) retirada.
- Detección de segunda pantalla (4) retirada.
En la forma de realización con manipulación con operador, el vehículo recolector (2) 25 incorpora un cuadro de mandos con actuadores y señalización luminosa y acústica para advertir de las maniobras principales de control. Los elementos principales son los siguientes:
- Llave de confirmación de accionamiento del sistema de control del vehículo. Sin esta llave el sistema de control no accionará ninguna de sus funciones programadas. 30
- Pulsador de marcha del sistema de control. Este pulsador garantiza que tras una parada de emergencia no se ponen en marcha ninguno de los elementos de accionamiento móviles del vehículo.
- Joystick de control de accionamientos múltiples.
- Pulsador de marcha automática del sistema de recolector de fruto.
- Pulsador de marcha automática de aproximación del vehículo al árbol.
- Pulsador de marcha automática de aproximación de la pantalla al árbol.
- Botonera de posicionamiento del contenedor (5) de recolección. Esta botonera dispone de dos pulsadores, uno para colocar y otro para retirar el contenedor (5) de 5 frutos.
- Pulsador parada de emergencia, este pulsador interrumpirá el suministro de tensión a los elementos del sistema. No se detiene totalmente el vehículo (2), sino los elementos de control del sistema.
- Cámara de circuito cerrado para localización de árbol. Una cámara de circuito 10 cerrado colocada en la estructura del vehículo recolector (2) alerta al operador para que realice su parada.
La forma en que el sistema de recolección integral descrito lleve a cabo el procedimiento de recolección es según se indica a continuación. 15
Como una fase previa al procedimiento de la invención, se posicionan el vehículo vibrador (1) y el vehículo recolector (2) a sendos lados de la hilera de árboles a recolectar. Los dos vehículos llevan incorporados un mapeado del terreno que incluye la posición de los árboles a recolectar. El vehículo recolector incorpora el contenedor (5) de recolección, que puede 20 ser un recipiente, un saco o un remolque.
1. Arrancar y comenzar el movimiento del vehículo vibrador (1).
2. Arrancar y comenzar el movimiento del vehículo recolector (2).
3. Detener el vehículo (1, 2) si, en cualquier momento estando en movimiento, el detector 25 de obstáculos del vehículo (1, 2) correspondiente detecta un elemento extraño.
4. Detener el vehículo vibrador (1) al detectar un árbol
5. Detener el vehículo recolector(2) al detectar un árbol.
6. Detectar el vehículo vibrador (1) que el vehículo recolector (2) se encuentra detenido y está posicionado en el mismo árbol. 30
7. Detectar el vehículo recolector (2) que el vehículo vibrador (1) se encuentra detenido y está posicionado en el mismo árbol.
8. Extender el brazo vibrador (6) y agarrar al árbol detectado.
9. Extender la primera pantalla (3).
10. Activar el sistema de nivelación del vehículo recolector (2).
11. Extender la segunda pantalla (4).
12. Activar las cintas trasportadoras y los elementos de la zona de limpieza del vehículo recolector (2).
13. Comenzar el vibrado del árbol. 5
14. Mantener la duración e intensidad del vibrado según los parámetros prefijados.
15. Detener el vibrado del árbol.
16. Soltar el árbol, recoger el brazo vibrador (6) y la primera pantalla (3).
17. Recoger la segunda pantalla (4).
18. Si se detecta que el peso del contenedor (5) ha superado un valor predeterminado, 10 detener las cintas transportadoras, dejar el contenedor (5) en el terreno y colocar un nuevo contenedor (5) en el vehículo recolector (2), identificando en una base de datos el contenedor (5) sustituido con los árboles recolectados.
19. Si el árbol detectado era el último de la hilera, detener el vehículo vibrador (1) y el vehículo recolector (2). 15
20. Volver a la fase 1.
Debe tenerse en cuenta que la presente invención no debe verse limitada a la forma de realización aquí descrita. Otras configuraciones pueden ser realizadas por los expertos en la materia a la vista de la presente descripción. En consecuencia, el ámbito de la invención 20 queda definido por las siguientes reivindicaciones.
Claims (11)
- REIVINDICACIONES1. Sistema de recolección integral de frutos que comprende un vehículo vibrador (1), que comprende un brazo vibrador (6) y una primera pantalla (3) con una abertura para el paso del tronco del árbol a recolectar, y un vehículo recolector (2), que comprende una segunda pantalla (4) que incorpora un canal de recolección (7) en uno de sus extremos, de forma 5 que, al unirse las pantallas (3, 4) para la recolección del fruto del árbol, forman una configuración en “V”, estando el sistema caracterizado por que:- el vehículo vibrador (1) comprende:- medios de almacenamiento de un mapeado de un terreno,- un detector para la identificación de árboles, y 10- elementos para la coordinación con el vehículo recolector (2) que incluyen un detector de la posición del vehículo recolector (2),- el vehículo recolector (2) comprende:- medios de almacenamiento del mapeado del terreno,- un detector para la identificación de árboles, 15- un detector de la posición del vehículo vibrador (1),- una unidad lógica de control,- un sistema de nivelación que comprende dos inclinómetros para controlar el nivel transversal y el nivel longitudinal del vehículo (2) respectivamente,- una zona de limpieza, y 20- un contenedor (5) para el almacenamiento del fruto recolectado,donde:- el mapeado del terreno incluye la posición de unos árboles a recolectar,- la unidad lógica de control está configurada para gestionar una comunicación de forma continua entre el vehículo vibrador (1) y el vehículo recolector (2), 25- el sistema de nivelación está configurado para mantener la orientación de la segunda pantalla (4), actuando sobre el sistema de suspensión del vehículo recolector (2),- la zona de limpieza comprende un sistema de soplado y una despalilladora para la limpieza del fruto recolectado por las pantallas (3, 4),- el contenedor (5) recepciona el fruto recolectado desde la zona de limpieza limpio de 30 impurezas.
- 2. Sistema de recolección integral de frutos, según la reivindicación 1, caracterizado por que el detector para la identificación de árboles está también configurado para la identificación de obstáculos.
- 3. Sistema de recolección integral de frutos, según la reivindicación 1 o 2, caracterizado 5 por que el vehículo vibrador (1) también incorpora un sistema de nivelación con las mismas características que el incorporado en el vehículo recolector (2).
- 4. Sistema de recolección integral de frutos, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 2, caracterizado por que el detector del vehículo (1, 2) acompañante comprende un medio 10 a seleccionar entre ondas electromagnéticas, intercambio de información posicionamiento GPS, señales luminosas y conjuntos de cámaras de video con marcadores visuales.
- 5. Sistema de recolección integral de frutos, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que comprende una centralita para la gestión de los vehículos (1, 2) 15 ubicada en un lugar a seleccionar entre el vehículo vibrador (1), el vehículo recolector (2) y una zona remota.
- 6. Sistema de recolección integral de frutos, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el vehículo recolector (2) comprende un sistema de pesaje 20 configurado para emitir una señal si el contenedor (5) ha alcanzado un nivel predeterminado.
- 7. Sistema de recolección integral de frutos, según la reivindicación 6, caracterizado por que el vehículo recolector (2) es gestionado por un operador encargado de las funciones de avance y detención y del control de la trazabilidad del proceso de recolección, lo que incluye 25 la sustitución del contenedor (5) lleno y el envío de información a la unidad de control acerca del contenedor (5) sustituido y los árboles recolectados.
- 8. Sistema de recolección integral de frutos, según la reivindicación 7, caracterizado por que el vehículo recolector (2) es remolcado por una máquina tractora mediante una lanza. 30
- 9. Sistema de recolección integral de frutos, según la reivindicación 8, caracterizado por que la lanza es articulada para permitir una desalineación entre la máquina tractora y el vehículo recolector (2).
- 10. Sistema de recolección integral de frutos, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el vehículo vibrador (1) es gestionado por un operador encargado de las funciones de avance y detención y de agarrar el árbol con el brazo vibrador (6). 5
- 11. Procedimiento de recolección integral de frutos mediante el sistema descrito en las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, partiendo de una situación en la que el vehículo vibrador (1) y el vehículo recolector (2) se encuentran posicionados al inicio de una hilera de árboles y cada uno a un lado de la hilera, comprende las siguientes fases: 10a) Arrancar y comenzar el movimiento del vehículo vibrador (1);b) Arrancar y comenzar el movimiento del vehículo recolector (2);c) Detener el vehículo (1, 2) si, en cualquier momento estando en movimiento, el detector de obstáculos del vehículo (1, 2) correspondiente detecta un elemento 15 extraño;d) Detener el vehículo vibrador (1) al detectar un árbol;e) Detener el vehículo recolector (2) al detectar un árbol;f) Detectar mediante el vehículo vibrador (1) que el vehículo recolector (2) se encuentra detenido y está posicionado en el mismo árbol; 20g) Detectar el vehículo recolector (2) que el vehículo vibrador (1) se encuentra detenido y está posicionado en el mismo árbol;h) Extender el brazo vibrador (6) y agarrar al árbol detectado;i) Extender la primera pantalla (3);j) Activar el sistema de nivelación del vehículo recolector (2); 25k) Extender la segunda pantalla (4);l) Activar las cintas trasportadoras y los elementos de la zona de limpieza del vehículo recolector (2);m) Comenzar el vibrado del árbol;n) Mantener la duración e intensidad del vibrado según los parámetros prefijados; 30o) Detener el vibrado del árbol;p) Soltar el árbol, recoger el brazo vibrador (6) yq) Recoger la primera pantalla (3);r) Recoger la segunda pantalla (4);s) Si se detecta que el peso del contenedor (5) ha superado un valor predeterminado, detener las cintas transportadoras, dejar el contenedor (5) en el terreno y colocar un nuevo contenedor (5) en el vehículo recolector (2), identificando en una base de datos el contenedor (5) sustituido con los árboles recolectados, de forma que el procedimiento incluya la trazabilidad de la recolección; 5t) Si el árbol detectado no es el último de la hilera, volver a la fase a).u) Si el árbol detectado es el último de la hilera, detener el vehículo vibrador (1) y el vehículo recolector (2);
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