ES2899363T3 - Dispositivo para recolectar fruta que tiene un brazo de robot mejorado - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (100) para recolectar fruta, provisto de: - un medio (110) de detección óptica, configurado para detectar y ubicar espacialmente una pieza de fruta que va a ser recolectada y que cuelga desde una planta; - un brazo (120) de robot, acondicionado con un mecanismo (130) de agarre provisto de al menos dos dedos (131, 132, 133); y - una unidad (140) de procesamiento, operativamente conectada al medio (110) de detección óptica, al brazo (120) de robot y al mecanismo (130) de agarre; en el cual la unidad (140) de procesamiento está configurada de tal manera que acciona el brazo (120) de robot para hacer que el mecanismo (130) de agarre se mueva al menos parcialmente alrededor de la pieza de fruta que va a ser recolectada en un movimiento hacia arriba desde abajo después de que una pieza de fruta que va a ser recolectada ha sido ubicada por el medio (110) de detección óptica; y en el cual la unidad (140) de procesamiento está configurada de tal manera que acciona el mecanismo (130) de agarre, cuando se ha posicionado alrededor de la pieza de fruta que va a ser recolectada, con el fin de: - agarrar la pieza de fruta que va a ser recolectada entre los al menos dos dedos (131, 132); y - girar la pieza de fruta que va a ser recolectada de tal forma alrededor de un eje sustancialmente horizontal o alrededor de un eje situado en un plano que está en ángulo recto con la dirección del tallo de la pieza de fruta que sale de la planta.
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo para recolectar fruta que tiene un brazo de robot mejorado
Campo de la invención
La presente invención se relaciona con dispositivos para recolectar fruta.
Antecedentes
En el cultivo de frutas, la recolección de la fruta madura es un aspecto importante y laborioso del proceso de producción. Incluso hoy en día, esto todavía se lleva a cabo en gran medida a mano. En los últimos años, se han hecho intentos para automatizar el proceso de recolección de fruta. El documento EP 2371204 A1 divulga de este modo una máquina para cosechar automáticamente fruta que se cultiva en hileras. Esta máquina aloja una pieza de fruta que va a ser recolectada en un embudo móvil y luego la corta desde la planta. Sin embargo, el uso de máquinas, a partir del documento EP 2371204 A1, no es adecuado para fruta muy blanda, que se daña fácilmente durante la recolección mecanizada, y en la cual no es deseable el corte (corte a través) de los tallos. Por esta razón, hoy en día todavía no se están siendo usadas máquinas de recolección para recolectar ciertos tipos de fresa muy blanda, por ejemplo, tales como las que son más interesantes desde un punto de vista comercial en Bélgica. Además, los sistemas conocidos no son adecuados para realizar una operación de clasificación simultánea.
Un sistema robótico adicional que comprende un efector terminal para la cosecha automática de manzanas se conoce a partir del documento US2016/0073584. El efector terminal hace una aproximación horizontal a lo largo de un ángulo de azimut específico a la posición de la fruta. Sistemas adicionales para la cosecha de manzanas, que hacen uso de una aproximación sustancialmente horizontal o lateral se conocen por ejemplo a partir de los documentos WO2016/055552 y WO2016/090012. Se conoce a partir del documento US4532757 aún un sistema adicional para cosechar fruta, tal como fruta cítrica, que también hace uso de una aproximación lateral de la fruta. Todos de tales sistemas se centran en fruta tales como manzanas, fruta cítrica, etc. que comprenden un punto de abscisión. Tal punto de abscisión comprende fibras que se debilitan a medida que madura la fruta. A medida que la fruta madura las fibras debilitadas en el punto de abscisión permiten que la fruta se desprenda de manera natural. Tales sistemas de este modo no son bien adecuados para la cosecha de frutas o frutas secundarias sin tal punto de abscisión con fibras debilitadas a medida que madura la fruta, tales como por ejemplo fresas.
Es un objeto de la presente invención abordar al menos parcialmente los problemas mencionados anteriormente.
Resumen
De acuerdo con la invención, se proporciona un dispositivo para recolectar fruta, que está provisto de: un medio de detección óptica, configurado para detectar y ubicar espacialmente una pieza de fruta que va a ser recolectada y que cuelga desde una planta; un brazo de robot, acondicionado con un mecanismo de agarre provisto de al menos dos dedos; y una unidad de procesamiento, operativamente conectada al medio de detección óptica, el brazo de robot y el mecanismo de agarre; en el cual la unidad de procesamiento está configurada de tal manera que acciona el brazo de robot para hacer que el mecanismo de agarre se mueva al menos parcialmente alrededor de la pieza de fruta que va a ser recolectada en un movimiento hacia arriba desde abajo o desde una orientación preferida específica después de que una pieza de fruta que va a ser recolectada ha sido ubicada por el medio de detección óptica; y en el cual la unidad de procesamiento está configurada de tal manera que acciona el mecanismo de agarre, cuando se ha posicionado alrededor de la pieza de fruta que va a ser recolectada, con el fin de: agarrar la pieza de fruta que va a ser recolectada entre los al menos dos dedos; y girar la pieza de fruta que va a ser recolectada de tal forma alrededor de un eje sustancialmente horizontal o alrededor de un eje situado en un plano que está en ángulo recto con la dirección del tallo de la pieza de fruta que sale de la planta.
En esta solicitud, el término "fruta" se usa en su sentido más amplio, sin estar limitado al significado estrictamente botánico de este término. En particular, el término "fruta" también incluye fruta secundaria, tales como fresas, higos, escaramujos y similares. El término "fruta" también está previsto para significar fruta en el sentido botánico de la palabra que se califican como verduras en el lenguaje actual, tales como tomates, pepinos y pimientos dulces. El sistema es especialmente ventajoso para tales frutas o frutas secundarias, que no comprenden una abscisión, tales como por ejemplo fresas, ya que los métodos de recolección anteriores han demostrado ser menos efectivos. Adicionalmente, específicamente para fruta o fruta secundaria, tales como fresas, el movimiento hacia arriba desde abajo es especialmente ventajoso, ya que de esta forma se puede aproximar a la fresa de manera más eficiente y fiable. Está claro que, hacia arriba desde abajo debe interpretarse sustancialmente hacia arriba y desde abajo, preferiblemente de manera vertical, hacia arriba desde abajo, o sustancialmente de manera vertical, hacia arriba desde abajo, por ejemplo con un ángulo que se desvía menos de 10°, preferiblemente menos de 5° desde la dirección vertical.
La presente invención se basa, inter alia, en la visión de los inventores de que es ventajoso mantener a un mínimo la presión ejercida sobre la fruta frágil durante la recolección haciendo que los dedos del mecanismo de agarre actúen en diversas ubicaciones distribuidas por la periferia y/o el tallo de la fruta. La presente invención se basa adicionalmente en la visión de los inventores de que una fruta puede desprenderse por medio de una presión mínima en el lado exterior y no tirando en la dirección del eje longitudinal del tallo de la fruta, sino girando (inclinando) la fruta,
como resultado de lo cual el tallo se rompe en el punto más débil sin que la fruta se dañe. Ambos requisitos se logran mejor aproximándose a la fruta con un mecanismo de agarre que consiste en varios dedos.
La presente invención se basa adicionalmente en la visión de los inventores de que el tallo de una fruta se rompe más rápidamente en este caso cuando el tallo se dobla en un ángulo de 70° a 110°, preferiblemente un ángulo de aproximadamente 90°, durante el retiro de la fruta. En otras palabras, la fruta se puede desprender desde la planta con un riesgo mínimo de daño si la fruta se gira alrededor de un eje que está preferiblemente en un plano en ángulos rectos con la dirección del tallo de la fruta, en un ángulo de 70° a 110°, preferiblemente un ángulo de aproximadamente 90°.
Una ventaja de la invención es que la fruta se puede recolectar sin daños, sin la necesidad de un mecanismo de corte para cortar el tallo. Después de todo, los sistemas que requieren una operación de corte usualmente son menos rápidos. Tales sistemas también tienen un mayor riesgo de dañar la propia fruta o fruta vecina, debido a la dificultad de hacer que el mecanismo de corte corte la fruta en la ubicación correcta en la planta. Además, los patógenos pueden transferirse entre plantas a través de las superficies de corte.
En una realización del dispositivo de acuerdo con la presente invención, la unidad de procesamiento está configurada de tal manera que acciona el brazo de robot y el mecanismo de agarre para: girar la pieza de fruta después de recolectarla alrededor de un eje sustancialmente horizontal; y depositar la pieza de fruta en una orientación preferida resultante en un receptáculo.
Una ventaja de la presente realización es que la fruta puede guardarse inmediatamente de una manera óptima para almacenamiento después de recolección. En particular para las fresas, es deseable que la fruta se coloque en la canastilla con los cálices girados hacia abajo, de tal manera que el lado inferior relativamente puntiagudo y completamente rojo se dirija hacia el cliente potencial.
En una realización del dispositivo de acuerdo con la presente invención, los al menos dos dedos, en el lado que mira hacia la pieza de fruta que va a ser recolectada, están provistos de una superficie alargada, elásticamente deformable, cuya superficie está configurada para asumir, tras entrar en contacto con la pieza de fruta que va a ser recolectada, una conformación cóncava que, vista en un plano vertical, sigue al menos parcialmente el contorno de la pieza de fruta que va a ser recolectada.
Es una ventaja de la presente realización que se puede hacer un buen contacto con la fruta que va a ser recolectada mientras se ejerce solo una presión mínima sobre el lado exterior de la fruta. Esto es particularmente importante con fruta frágil con el fin de no dañar la fruta durante la recolección. Los inventores han descubierto adicionalmente que con una superficie de contacto flexible que está diseñada adecuadamente, el daño promedio que se inflige a la fruta que va a ser recolectada no varía continuamente con la fuerza ejercida, sino que seguirá una función escalonada, de tal manera que hay un amplio rango de área de niveles de fuerza dentro de los cuales la fruta apenas se daña. Esto ofrece la ventaja de que es más fácil determinar un punto de operación adecuado, y hace posible reducir a un mínimo el daño a la fruta.
Con la fruta que crece en racimos, es posible evitar el contacto con otra fruta cuando se aproxima a la fruta que va a ser recolectada y retornar a la posición de descarga de la fruta. Preferiblemente, el exterior de los dedos tiene una conformación y flexibilidad es de tal manera que daña la otra fruta tan poco como sea posible.
Es una ventaja de la invención que, debido a las dimensiones compactas del dispositivo, este último evita tanto como sea posible el contacto con otra fruta cuando se recolecta una fruta. Por consiguiente, el dispositivo daña otra fruta tan poco como sea posible.
En una realización, el dispositivo de acuerdo con la presente invención está provisto adicionalmente de un mecanismo de avance, diseñado para accionar el dispositivo de manera sustancialmente horizontal a lo largo de una línea recta.
Una ventaja de la presente realización es que el dispositivo se puede usar en situaciones donde se disponen grandes números de plantas a lo largo de líneas sustancialmente rectas, por ejemplo en el cultivo tradicional en invernadero y en el cultivo sobre banco. El mecanismo de avance puede estar provisto de ruedas que se accionan sobre el suelo, ruedas que están adaptadas para accionarse sobre uno o más rieles, tractores oruga, deslizadores y similares. Como, en la presente realización, el dispositivo en conjunto solo tiene un grado de libertad de movimiento, se puede posicionar relativamente con precisión. La presente realización es adecuada para la implementación de una plataforma estable en un vehículo que se acciona usando una estrategia de parar y arrancar.
De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un uso para el dispositivo descrito anteriormente para recolectar fresas.
Una característica de las variedades de fresas que son comunes en Bélgica es que crecen en grandes racimos y son relativamente blandas. Por lo tanto hay una necesidad de una solución para estas variedades en las cuales la presión sobre la fresa sea mínima y el número de manipulaciones permanezca limitado. El dispositivo de acuerdo con la presente invención cumple estos requisitos, y de este modo ofrece una solución muy adecuada para las fresas. En el caso de fresas, el uso del dispositivo de acuerdo con la presente invención, en el cual la fruta se recolecta usando un
movimiento de inclinación, tiene la ventaja adicional de que el tallo se romperá en el cáliz, como habría sido el caso con la recolección manual. Esto evita que una sección del tallo sobresalga desde la fresa recolectada, lo cual podría dañar otras fresas en la misma canastilla y que es inaceptable para los clientes comerciales de, inter alia, fresas belgas.
De acuerdo con un aspecto de la invención, el dispositivo descrito anteriormente está previsto para ser usado para recolectar tomates.
Es una característica de ciertas variedades de tomate que son relativamente blandos. Por lo tanto hay una necesidad de una solución para estas variedades en las cuales la presión sobre la fruta sea mínima y el número de manipulaciones permanezca limitado. El dispositivo de acuerdo con la presente invención cumple estos requisitos, y de este modo ofrece una solución muy adecuada para esta fruta.
De acuerdo con un aspecto de la invención, el dispositivo descrito anteriormente está previsto para ser usado para recolectar fruta de la especie Capsicum annuum.
Es una característica de ciertas variedades de la especie Capsicum annuum, incluyendo ciertos pimientos dulces y chiles, que son relativamente blandas. Por lo tanto hay una necesidad de una solución para estas variedades, en las cuales la presión sobre la fruta sea mínima y el número de manipulaciones permanezca limitado. El dispositivo de acuerdo con la presente invención cumple estos requisitos, y de este modo ofrece una solución altamente adecuada para esta fruta. De acuerdo con un aspecto de la invención, el dispositivo descrito anteriormente está previsto para ser usado para recolectar la especie Cucumis sativus, más específicamente para recolectar pepinos o pepinillos.
Es una característica de ciertas variedades de la especie Cucumis sativus, que la piel de la fruta es susceptible de dañarse. Por lo tanto hay una necesidad de estas variedades de una solución en la cual la presión sobre la fruta sea mínima y el número de manipulaciones permanezca limitado. El dispositivo de acuerdo con la presente invención cumple estos requisitos y de este modo ofrece una solución altamente adecuada para esta fruta.
De acuerdo con un aspecto de la invención, el dispositivo descrito anteriormente está previsto para ser usado para recolectar fruta del género Rubus, más específicamente para recolectar moras o frambuesas. De acuerdo con un aspecto de la invención, el dispositivo descrito anteriormente está previsto para ser usado para recolectar fruta del género Vaccinium, más específicamente para recolectar arándanos azules o arándanos rojos. De acuerdo con un aspecto de la invención, el dispositivo descrito anteriormente está previsto para ser usado para recolectar fruta del género Ribes, más específicamente para recolectar grosellas, grosellas espinosas o grosellas negras.
Es una característica común de dichas variedades de los géneros Rubus, Vaccinium y Ribes que son relativamente blandas. Por lo tanto hay una necesidad de estas variedades de una solución en la cual la presión sobre la fruta sea mínima y el número de manipulaciones permanezca limitado. El dispositivo de acuerdo con la presente invención cumple estos requisitos y de este modo ofrece una solución altamente adecuada para esta fruta.
Se han proporcionado realizaciones ventajosas y/u opcionales adicionales de la invención por medio de las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de las figuras
Estos y otros aspectos y ventajas de realizaciones de la presente invención se describirán con más detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
- La figura 1 muestra una realización del dispositivo de acuerdo con la presente invención;
- La figura 2 muestra un ejemplo de un mecanismo de agarre para uso en realizaciones del dispositivo de acuerdo con la presente invención;
- La figura 3 muestra un dedo del mecanismo de agarre de la figura 2 en detalle;
- Las figuras 4a-c muestran tres posiciones diferentes de una parte del dispositivo de acuerdo con una realización específica.
- Las figuras 5a-c y 6-14 muestran una realización alternativa del dispositivo similar a la realización de la figura 1 con un brazo de robot mejorado.
Descripción de realizaciones
La figura 1 muestra una representación esquemática de un dispositivo 100 de acuerdo con una realización de la presente invención. El dispositivo 100 comprende uno medio 110 de detección óptica, configurado para detectar y ubicar espacialmente una pieza de fruta que va a ser recolectada y que cuelga desde una planta. El medio 110 de detección óptica puede comprender, en particular, una o más cámaras digitales que suministran imágenes que se analizan con el fin de detectar la fruta que va a ser recolectada sobre la base de conformación, tamaño, color y/u otros
criterios deseados. La detección puede comprender, en particular, una evaluación de la madurez de la fruta, de tal manera que solo se recolecte fruta madura.
Además o simultáneamente, se pueden detectar ciertas características medibles de la fruta que pueden usarse para una clasificación de calidad (por ejemplo tamaño, peso estimado, uniformidad del color, etc.). Sobre la base de esta clasificación, la fruta recolectada se puede clasificar correctamente de inmediato.
La ubicación espacial de la fruta que va a ser recolectada puede determinarse combinando las imágenes de varias cámaras (ubicación estereoscópica) o aplicando otras técnicas de ubicación conocidas. La una o más cámaras están preferiblemente dispuestas de tal manera que puedan observar la fruta que va a ser recolectada no solo desde el lado, sino también (oblicuamente) desde abajo. Esto es particularmente ventajoso cuando se recolectan fresas, que crecen de tal forma que las fresas maduras usualmente están colgando en la parte inferior de la planta. La razón de esto es que las fresas crecen en tallos de flores que se desarrollan sucesivamente y cuyos tallos posteriores son siempre más largos que los precedentes. Los tallos de flores crecen inicialmente hacia arriba, pero se doblan hacia abajo debido al peso de las fresas maduras que cuelgan desde ellos. Los tallos con las fresas más maduras (y usualmente más grandes) tienden a caerse más, de tal manera que las fresas maduras cuelgan en la parte inferior. Con otras plantas que tienen un patrón de crecimiento de frutas similar, es ventajoso disponer una o más cámaras de tal forma que puedan observar la fruta que va a ser recolectada (oblicuamente) desde abajo.
El dispositivo tiene adicionalmente un brazo 120 de robot, acondicionado con un mecanismo 130 de agarre. El término "brazo de robot" se entiende que significa una unidad móvil controlable que puede, sobre la base de sus grados de libertad, tomar una carga útil - en este caso el mecanismo 130 de agarre con opcionalmente una fruta - a una ubicación deseada dentro de un rango de operación. El brazo 120 de robot es preferiblemente de un diseño ligero y delgado y puede configurarse como un paralelogramo con esquinas articuladas, lo cual asegura un buen equilibrio entre movilidad y estabilidad. En una realización del dispositivo, el brazo 120 de robot comprende un elemento 121 de aproximación y un elemento 122 de recolección. Esto se explica además en el contexto de las figuras 4a-c. El mecanismo 130 de agarre está provisto de al menos dos dedos. Ventajosamente, también hay al menos una cámara que forma parte del medio 110 de detección y está equipada en el brazo 120 de robot, por ejemplo en la parte inferior de la jaula del mecanismo 130 de agarre formado por los dedos. La imagen desde abajo que suministra esta cámara, contribuye a mapear la fruta que va a ser recolectada, y a medida que esta cámara se mueve junto con este brazo 120 de robot, puede usarse en particular para controlar el movimiento relativo del brazo 120 de robot con respecto a la fruta que va a ser recolectada con mayor precisión. El dispositivo 100 tiene adicionalmente una unidad 140 de procesamiento que está operativamente conectada al medio 110 de detección óptica, el brazo 120 de robot y el mecanismo 130 de agarre por medio de interfaces adecuadas.
Esta unidad 140 de procesamiento está configurada de tal manera que acciona el brazo 120 de robot para hacer que el mecanismo 130 de agarre se mueva al menos parcialmente alrededor de la pieza de fruta que va a ser recolectada después de que una pieza de fruta que va a ser recolectada ha sido ubicada por el medio 110 de detección óptica. La unidad 140 de procesamiento está configurada de tal forma que cualquier contacto del dispositivo 100 con otra fruta, y el posible daño a la fruta que podría resultar del mismo, se limita a un mínimo.
En una realización específica de la invención, el mecanismo 130 de agarre se aproxima a la fruta que va a ser recolectada desde abajo en un movimiento hacia arriba. Esto es particularmente ventajoso para recolectar fresas, cuyo fruta cuelga en la parte inferior de la planta y usualmente está rodeada por otra fruta.
En otra realización de la invención, el mecanismo 130 de agarre se aproxima a la fruta desde una orientación preferida específica. La fruta se aproxima preferiblemente desde el lado. Esto es particularmente ventajoso para recolectar fruta que crece en una planta en una pluralidad de orientaciones, como es el caso con pimientos dulces, por ejemplo.
Cuando se ha posicionado alrededor de la pieza de fruta que va a ser recolectada, el mecanismo 130 de agarre se acciona para agarrar la fruta que va a ser recolectada entre los al menos dos dedos 131, 132 y girarla (o inclinarla) de tal forma que sale de la planta.
Durante la rotación de la fruta, el tallo de la fruta se dobla en un ángulo de al menos 40°, preferiblemente en un ángulo de al menos 50°, más preferiblemente en un ángulo de al menos 60°, aún más preferiblemente en un ángulo de al menos 70°, y lo más preferiblemente en un ángulo de al menos 80°. El tallo se dobla en un ángulo de como máximo 140°, preferiblemente en un ángulo de como máximo 130°, más preferiblemente en un ángulo de como máximo 120°, aún más preferiblemente en un ángulo de como máximo 110°, y lo más preferiblemente en un ángulo de como máximo 100°. Los mejores resultados se obtienen cuando el tallo se dobla en un ángulo de aproximadamente 90°, en el cual el término "aproximadamente" permite una desviación de como máximo 5°, durante la recolección.
Girar la fruta en un cierto ángulo preferido se basa en la sorprendente visión de que la fruta se puede recolectar de la manera más ventajosa, es decir con el menor riesgo de dañar la fruta misma o fruta cercana, si el tallo de la fruta se dobla en un cierto ángulo preferido. Durante la rotación de la fruta, el tallo tiene que ser puesto bajo tensión. Se ha encontrado que, si la característica de fuerza se acumula continuamente en el tallo, el tallo se romperá en el punto deseado. Los inventores han descubierto adicionalmente que la orientación del tallo con respecto al eje de rotación durante la rotación también puede desempeñar una parte importante.
Poner y mantener el tallo bajo tensión se puede lograr realizando una cierta combinación de movimientos con el brazo de robot. Con las fresas en el cultivo sobre banco, que se recolectan preferiblemente desde abajo, esto se puede lograr moviendo el brazo de robot ligeramente hacia abajo. Esto puede efectuarse controlando una cierta combinación de grados de libertad del brazo de robot, por ejemplo una combinación de una rotación del brazo alrededor de un eje horizontal y un movimiento lineal o una combinación de dos movimientos de rotación. Una orientación preferida del tallo durante el movimiento giratorio con por ejemplo fresas Elsanta es 90°.
La fruta se gira preferiblemente alrededor de un eje que está situado en un plano que está en ángulo recto con la dirección del tallo de la fruta.
En este caso, el mecanismo 130 de agarre está configurado de tal forma que el tallo de la fruta se somete a doblamiento en un punto de rotura deseado predeterminado durante la rotación alrededor de dicho eje. En otras palabras, el mecanismo 130 de agarre está configurado de tal forma que se activan tanto la rotación alrededor de un punto de rotura predeterminado del tallo de la fruta como la rotura en dicho punto. Los inventores han encontrado que la combinación de determinar un punto de rotura deseado en un tallo y la selección de un ángulo óptimo en el cual se dobla el tallo, hace posible recolectar la fruta de una forma simple, siendo el riesgo de daño a la fruta que va a ser recolectada o a la fruta vecina reducido a un mínimo.
Para las fresas, este punto de rotura es la conexión entre el tallo y el cáliz de la fresa. Cuando se recolecta la fresa, el tallo se romperá en el cáliz, de tal manera que ninguna pieza del tallo sobresalga desde la fresa recolectada. La ausencia del tallo tiene la ventaja de que se reduce el riesgo de daño a otras fresas. De este modo es claro que para una fresa, o fruta similar o fruta secundaria, que no comprende una abscisión, tal punto de rotura no debe confundirse con una abscisión.
En una realización alternativa, la fruta se gira alrededor de un eje sustancialmente horizontal.
El dispositivo 100 puede estar provisto de un mecanismo de avance con el fin de accionarlo de manera sustancialmente horizontal a lo largo de una línea recta. El brazo 120 de robot tiene suficientes grados de libertad para moverse con respecto a este mecanismo de avance. La unidad luego se convierte en un robot de recolección de accionamiento o deslizante, que se mueve a lo largo de, por ejemplo, hileras de plantas en un invernadero. La velocidad de recorrido puede controlarse de manera autónoma como una función de los movimientos de recolección que van a ser realizados. La fruta recolectada puede depositarse en un receptáculo que se coloca en el mismo carrito, o transportarse a una ubicación central a través de una cinta transportadora para procesamiento adicional (por ejemplo clasificación, empaquetado, etc.).
Opcionalmente, el mecanismo de avance puede operar en dos niveles que se complementan mutuamente: el robot de recolección se configura entonces para estar en una plataforma móvil o deslizante que se mueve en un movimiento relativo con respecto al suelo, mientras que el brazo de robot tiene un grado de movimiento lineal adicional en la misma dirección, pero a una distancia limitada con respecto a la plataforma, por ejemplo proporcionando un carro lineal. De esta forma, la plataforma puede usarse para el posicionamiento aproximado y el carro lineal para el posicionamiento fino.
La unidad 140 de procesamiento puede implementarse en hardware especializado (por ejemplo ASIC), hardware configurable (por ejemplo FPGA), componentes programables que comprenden software adecuado (por ejemplo microprocesadores) o una combinación de los mencionados anteriormente. Los mismos componentes también pueden implementar otras funciones, tales como la función de detección y ubicación, o partes de la misma.
La figura 2 ilustra un ejemplo de un mecanismo 130 de agarre para uso en realizaciones del dispositivo de acuerdo con la presente invención. En una realización, el mecanismo 130 de agarre está provisto de tres dedos 131, 132, 133, como se ilustra aquí sin pérdida de generalidad. Los dedos no son necesariamente idénticos. Los dedos se diseñan preferiblemente de tal manera que la presión a lo largo de la longitud del dedo, para una fruta tipo 15 de una conformación y tamaño predeterminados sea constante. La figura 3 ilustra un dedo 131 del mecanismo 130 de agarre de la figura 2 en detalle. Las propiedades preferidas que se describen a continuación con referencia a la figura 3 pueden conferirse a uno o más dedos del mecanismo 130 de agarre, pero preferiblemente todos los dedos tienen estas propiedades.
Los dedos se diseñan preferiblemente de tal manera que dañen la fruta tan poco como sea posible durante la recolección y movimiento del brazo de robot. Preferiblemente, tienen una superficie 135 alargada, elásticamente deformable en el lado dirigido hacia adentro (es decir girado hacia la fruta que va a ser recolectada) que puede ser una tira de material flexible que está orientada a lo largo de la dirección longitudinal del dedo. Esta superficie está configurada, por ejemplo por las propiedades de los materiales o estructuras 136 situadas detrás de esta, para asumir, tras entrar en contacto con la pieza de fruta que va a ser recolectada, una conformación cóncava que, vista en un plano vertical, sigue al menos parcialmente el contorno de la pieza de fruta que va a ser recolectada. Las propiedades de deformación de la superficie 135 se pueden controlar de una manera muy detallada permitiendo que la superficie 135 se apoye sobre una estructura 136 de plástico que se puede producir, por ejemplo, por medio de fabricación aditiva (impresión 3D). La configuración puede en particular optimizarse para seguir el contorno típico del tipo de fruta para la cual está previsto el dispositivo. Puede lograrse una reducción adicional del riesgo de dañar otra fruta mediante
el diseño apropiado del exterior de los dedos. Los dedos tienen que tener una cierta punta y estar provistos de suficientes redondeos. El material en el exterior se elige preferiblemente de tal manera que sea lo suficientemente blando para causar un riesgo mínimo de daño tras entrar en contacto con otra fruta. Las figuras 4a-c ilustran tres posiciones diferentes de una parte del dispositivo 100 durante la recolección de una fruta en detalle. El dispositivo 100 comprende un brazo 120 de robot. El brazo 120 de robot es preferiblemente de un diseño ligero y delgado, de tal manera que el brazo 120 de robot se puede mover hacia arriba muy rápidamente, y sustancialmente en ángulos rectos, sin entrar innecesariamente en contacto con otra fruta.
Preferiblemente, el brazo 120 de robot está provisto de un elemento 121 de aproximación y un elemento 122 de recolección. El elemento 121 de aproximación permite que el mecanismo 130 de agarre se lleve a una distancia adecuada desde la fruta que va a ser recolectada y que la fruta que va a ser recolectada se agarre entre los al menos dos dedos 131,132. El elemento 122 de recolección permite que la fruta se gire alrededor de un eje bien definido y en el proceso someta el tallo de la fruta a doblamiento en un punto de rotura deseado predeterminado.
El elemento 121 de aproximación puede estar provisto de un alojamiento 123, en el cual se puede almacenar el elemento 122 de recolección. De tal forma, el elemento 122 de recolección y el mecanismo 130 de agarre pueden llevarse a una distancia adecuada desde la fruta que va a ser recolectada, sin causar daño a la propia fruta ni a ninguna fruta vecina. En una realización preferida, el elemento 122 de recolección comprende un marco móvil que consiste en una barra 124 de base y una barra 125 de acción, en la cual la barra 125 de acción está conectada de manera articulada en paralelo con la barra 124 de base a través de un par de barras 126, 127 transversales mutuamente paralelas. Debido a esta conexión mutua, la barra 125 de acción puede moverse en el plano definido por dichas barras con respecto a la barra 124 de base. Por un lado, la presencia del par de barras 126, 127 transversales da como resultado que la barra 125 de acción permanezca paralela con la barra 124 de base durante este movimiento, y por otro lado, que un cambio en la distancia lateral entre la barra 125 de acción y la barra 124 de base (es decir un cambio en la distancia en la dirección perpendicular a la barra 125 de acción) siempre está acompañado por un cambio en la distancia longitudinal (es decir un cambio en la distancia en la dirección paralela a la barra 125 de acción). La razón de esto es que el punto de conexión de la barra 125 de acción con un barra 126, 127 transversal dada solo puede moverse con respecto al punto de conexión de la barra 124 de base con la misma barra transversal en un arco circular cuyo radio es igual a la longitud de la barra 126, 127 transversal entre dichos puntos de conexión. Con el fin de generar que la barra 125 de acción se mueva en este plano, es suficiente accionar una de las barras transversales con un primer motor o accionador 150 adecuado.
En una realización preferida, una de las barras 126, 127 transversales es accionada por el primer motor o accionador 150 a través de un primer cordón de tracción (no se muestra en el dibujo). El primer cordón de tracción conecta preferiblemente el primer motor o accionador 150 a un punto de unión que está conectado a una de las barras 126, 127 transversales, preferiblemente la barra 127 transversal inferior. Preferiblemente, dicho punto de unión está situado en la cercanía directa del punto de conexión de la barra 125 de acción con dicha barra 126, 127 transversal. Preferiblemente, el primer cordón de tracción se guía sobre una rueda de guía de cordón que está situada en la cercanía directa del punto de conexión de la barra 124 de base con una de las barras 126, 127 transversales, preferiblemente la barra 126 transversal superior. En la realización preferida, el mecanismo 130 de agarre está dispuesto en un punto 128 distal de la barra 125 de acción, en el cual se permite rotación alrededor de dicho punto 128 distal en el plano definido por dichas barras. La distancia longitudinal entre el punto de rotura definido por el mecanismo 130 de agarre y dicho punto 128 distal de la barra 125 de acción preferiblemente es igual a la longitud de la barra 126, 127 transversal entre los puntos de conexión mencionados anteriormente. Esto hace que el punto de rotura permanezca en la misma posición "absoluta" (con la barra 124 de base como punto de referencia "absoluto") cuando las barras 126, 127 transversales giran a través de un ángulo arbitrario desde su posición de reposo, siempre que el mecanismo 130 de agarre realice simultáneamente una rotación similar.
En la realización preferida, el elemento 122 de recolección está provisto de un medio de coordinación que coordina la rotación del mecanismo 130 de agarre con la rotación de las barras 126, 127 transversales. En una realización particularmente preferida, el mecanismo 130 de agarre está pretensado de manera giratoria en la dirección de la posición en la cual se rompe el tallo de la fruta que va a ser recolectada, por ejemplo por medio de un resorte de torsión. La coordinación deseada entre la rotación del mecanismo 130 de agarre y la de las barras 126, 127 transversales se puede lograr entonces por medio de un segundo cordón 129 de tracción que está previsto para actuar en oposición a la fuerza de la pretensión. El segundo cordón 129 de tracción está provisto entre un primer cilindro 160, conectado de manera fija al mecanismo 130 de agarre, y un segundo cilindro 161, conectado de manera fija a una de las barras 126, 127 transversales, preferiblemente la barra 127 transversal inferior. Preferiblemente, el segundo cordón 129 de tracción está guiado sobre una rueda de guía de cordón que está conectada a la barra 125 de acción. La longitud del segundo cordón 129 de tracción se elige de tal manera que el mecanismo 130 de agarre, en contra de la fuerza de pretensión, sea forzado a una posición extendida longitudinalmente cuando el marco móvil está en la posición de reposo. Cuando las barras 126, 127 transversales giran a través de un ángulo arbitrario desde su posición de reposo, una parte del segundo cordón 129 de tracción se desenrolla desde el cilindro 161 en la barra 126, 127 transversal, lo cual permite que el resorte de torsión gire el mecanismo 130 de agarre en la dirección de recolección a través de un ángulo que está determinado por la cantidad de segundo cordón 129 de tracción que se puede enrollar en el cilindro 160 del mecanismo 130 de agarre. En diámetros mutuamente iguales de los cilindros 160, 161, el ángulo que puede ser recorrido por el mecanismo 130 de agarre será igual al ángulo que se recorre mediante la barra 126, 127 transversal.
En una realización preferida, el mecanismo 130 de agarre comprende adicionalmente un resorte 162 y un segundo motor o accionador 163. El resorte 162 está conectado preferiblemente a los al menos dos dedos 131, 132, 133 del mecanismo 130 de agarre. El mecanismo 130 de agarre está configurado de tal manera que el resorte 162 se tense cuando los al menos dos dedos 131,132,133 del mecanismo 130 de agarre están abiertos, de tal forma que el resorte 162, en reposo, mantiene los al menos dos dedos 131,132,133 del mecanismo 130 de agarre en la posición cerrada. El segundo motor o accionador 163 está configurado de tal forma que induce un movimiento lineal, preferiblemente a lo largo del eje longitudinal del mecanismo 130 de agarre, que actúa sobre una porción adecuadamente seleccionada de los al menos dos dedos 131,132,133. Cuando se activa el segundo motor o accionador 163, al menos dos dedos 131.132.133 se abren en contra de la tensión del resorte 162. Es una ventaja de la presente realización que los dedos 131.132.133 permanecen pasivamente cerrados, lo cual mantiene el mecanismo 130 de agarre tan compacto como sea posible durante los movimientos que preceden la recolección. Si los dedos 131, 132, 133 están en una posición abierta, el segundo motor o accionador 163 evita que el mecanismo de recolección que consiste en las barras 125, 126, 127 se mueva. El segundo motor o accionador 163 tiene una posición en la cual los dedos están en la posición cerrada, pero en la cual el mecanismo de recolección todavía está bloqueado. Esto evita que el mecanismo de recolección se pliegue mientras el brazo de robot se está moviendo.
La especificación de un "primer cordón de tracción" y un "segundo cordón de tracción" en la descripción anterior está prevista para describir claramente diferentes funciones, y no descarta que estas funciones se cumplan mediante un único cordón de tracción.
Las figuras 5a-c muestran una realización alternativa de un elemento 122 de recolección de un brazo 120 de robot, y un mecanismo 130 de agarre, similar a la realización descrita en relación con las figuras 4a-c. Los componentes similares se denotan mediante números de referencia idénticos. Similar a la descripción anterior, las figuras 5a-c muestran un alojamiento o marco 123 que está acondicionado con un elemento 122 de recolección que tiene la función de girar el mecanismo 130 de agarre de una manera adecuada después de haber sujetado la fruta, de tal manera que la fruta que va a ser recolectada se recolecta sometiendo el tallo de la fruta hasta un doblamiento predeterminado en un punto de rotura deseado predeterminado 1xx.
Similar a la descripción en relación con las figuras 4a-c, el elemento 122 de recolección comprende un marco móvil con un par de barras 126, 127 transversales mutuamente paralelas que están unidas de manera giratoria en un primer lado en puntos 126A, 127A de rotación respectivos en el alojamiento 123. Como se ilustra, de acuerdo con la presente realización, un mecanismo 200 de accionamiento está dispuesto en la barra 127 transversal para girar esta barra 127 transversal, y en consecuencia también la barra 126 transversal paralela, alrededor de sus respectivos puntos 126A, 127A de rotación entre dos posiciones angulares predeterminadas mientras que se realiza el movimiento giratorio del mecanismo 130 de agarre alrededor del punto 300 de rotura deseado mientras que se realiza el movimiento de recolección después de que una fruta que va a ser recolectada fue sujetada en el mecanismo 130 de agarre.
Similar a la descripción en relación con las figuras 4a-c, de acuerdo con la realización de ejemplo ilustrada, durante esta fase del movimiento de recolección, por ejemplo, una rotación del mecanismo 130 de agarre desde la posición angular ilustrada en la figura 5a, en la cual los dedos 131, 132 del mecanismo 130 de agarre se dirigen hacia arriba, se gira a través de un ángulo de 90° a la posición angular ilustrada en la figura 5c a través de la posición angular ilustrada en la figura 5b. Sin embargo, está claro que, como ya se ha mencionado anteriormente, son posibles realizaciones alternativas para girar la pieza de fruta que va a ser recolectada alrededor del punto 300 de rotura a través de un ángulo preferiblemente en el rango desde 70° a 110°, después de que ha sido agarrada por el mecanismo 130 de agarre durante un movimiento de recolección. Será claro que, mientras que se realiza el movimiento de recolección, después de mover el mecanismo 130 de agarre alrededor del punto 300 de rotura desde la posición angular ilustrada en la figura 5a a la posición angular ilustrada en la figura 5c, puede tener lugar una rotación en la dirección inversa de rotación con el fin de mover el mecanismo 130 de agarre de vuelta a la posición de partida ilustrada en la figura 5a. Será claro que, similar a la descripción en relación con las figuras 4a-c, las barras 126, 127 transversales del elemento 122 de recolección, durante tal fase del movimiento de recolección, se giran de un lado a otro alrededor de sus respectivos puntos 126A, 127A de rotación en el alojamiento 123, entre las posiciones predeterminadas ilustradas en las figuras 5a y 5c, como se describe a continuación con más detalle.
De acuerdo con la realización de ejemplo ilustrada, el mecanismo 200 de accionamiento comprende una polea 202 que es accionada por una correa 204 adecuada conectada a una segunda polea (no se muestra), accionada, por ejemplo, por un motor eléctrico (no se muestra). Es claro que la polea 202 en este caso se acciona de tal manera que la polea 202 se gira de un lado a otro alrededor del punto 127A de rotación entre dos posiciones angulares predeterminadas. La barra 127 transversal está conectada a esta polea de tal forma que esta barra 127 transversal en este caso experimenta una rotación similar alrededor del punto 127 de rotación, de un lado a otro entre dos posiciones angulares predeterminadas durante el movimiento giratorio del mecanismo 130 de agarre alrededor del punto 300 de rotura deseado. Será claro que son posibles realizaciones variantes del mecanismo de accionamiento, en tanto que el mecanismo de accionamiento esté configurado para girar ambas barras 126, 127 transversales paralelas de un lado a otro entre dos posiciones angulares predeterminadas con el fin de realizar el movimiento giratorio deseado sobre el punto de rotura durante un movimiento de recolección. De acuerdo con una realización alternativa, de este modo es posible, por ejemplo, disponer, por ejemplo, la polea con el fin de que gire alrededor del primer punto 126A de rotación de la barra 126 transversal, o es posible, por ejemplo, usar otro sistema de accionamiento adecuado para girar las barras 126, 127 transversales alrededor de sus respectivos puntos 126A, 127A
de rotación, tal como accionamiento directo por medio de un accionador adecuado, o a través de un acoplamiento alternativo a un accionador a través de un acoplamiento alternativo, tal como una transmisión de rueda dentada, sistema de enlace, etc.
En el lado opuesto de las respectivas barras 126, 127 transversales, fue dispuesta una primera barra 1251 de acción paralela a la línea que conecta ambos puntos 126A y 127A de rotación de las respectivas barras 126 y 127 transversales. Como se puede ver, de acuerdo con la realización ilustrada, esta primera barra 1251 de acción está conectada de manera giratoria al lado opuesto de estas barras 126, 127 transversales por puntos 126B y 127B de rotación respectivos. Será claro que la distancia entre los puntos 126A y 127A de rotación, es virtualmente igual a la distancia entre los puntos 126B y 127B de rotación, y que la línea entre los puntos 126A y 127A de rotación es virtualmente paralela a la línea entre los puntos 126B y 127B de rotación, como resultado de lo cual el sistema de enlace del elemento 122 de recolección comprende de este modo dos barras 126, 127 transversales paralelas que son giratorias alrededor de los respectivos puntos 126A, 127A de rotación, y una primera barra 1251 de acción que está dispuesta en estas barras transversales y que en este caso se mueve paralela a la línea entre ambos puntos 126A, 127A de rotación, mientras que los puntos 126B, 127B de rotación se mueven respectivamente en un arco circular alrededor de estos puntos 126A, 127A de rotación, con el radio de estos arcos circulares, que corresponde respectivamente a la distancia entre los respectivos puntos 126A y 126B, y 127A y 127B de rotación opuestos, siendo virtualmente iguales. De este modo será claro que los puntos 126A, 126B, 127A y 127B de rotación en este caso forman un paralelogramo y las barras 126, 127 transversales paralelas pueden verse como formando parte de un primer paralelogramo de un sistema 1200 de enlace en serie basado en paralelogramo de la realización ilustrada del elemento 122 de recolección.
Como se ilustra, el punto 126B de rotación también forma un primer punto 1251A de rotación en un primer lado de la primera barra 1251 de acción para la realización ilustrada. En el lado opuesto de la primera barra 1251 de acción, se dispone un segundo punto 1251B de rotación donde esta primera barra 1251 de acción está conectada de manera giratoria a una tercera barra 1290 transversal giratoria. Como se ilustra, el sistema de enlace también comprende adicionalmente una segunda barra 1252 de acción que, similar y paralela a la primera barra 1251 de acción, está unida de manera giratoria a un primer extremo en la barra 126 transversal en un punto 126C de rotación, que también forma el primer punto 1252A de rotación de esta segunda barra 1252 de acción. También similar a la primera barra 1251 de acción, la segunda barra 1252 de acción tiene un segundo punto 1252B de rotación en su extremo opuesto, donde esta segunda barra 1252 de acción también está dispuesta de manera giratoria en la tercera barra 1290 transversal giratoria. Será claro que, en este caso, la distancia entre el primer y segundo punto 1251A y 1251B de rotación de la primera barra 1251 de acción es igual a la distancia entre el primer y segundo punto 1252A y 1252B de rotación de la segunda barra 1252 de acción. También será claro adicionalmente en este caso que la distancia entre los respectivos primeros puntos 1251A y 1252A de rotación de las barras 1251, 1252 de acción paralelas y los respectivos segundos puntos 1251B y 1252B de rotación también es igual. De este modo será claro que estos puntos 1251A, 1251B, 1252A, 1252B de rotación también forman un paralelogramo y las barras 1251, 1252 de acción pueden verse de este modo como formando parte de un segundo paralelogramo de un sistema 1200 de enlace en serie basado en paralelogramo de la realización ilustrada del elemento 122 de recolección. Será claro adicionalmente que la tercera barra 1290 de acción transversal del sistema 1200 de enlace también es paralela con las otras dos barras 126, 127 de acción transversales, como se ha descrito anteriormente.
De este modo adicionalmente también será claro que, con el fin de producir la realización descrita anteriormente del movimiento giratorio del mecanismo 130 de agarre alrededor del punto 300 de rotura, el sistema 1200 de enlace de acuerdo con la realización ilustrada se moverá de un lado a otro entre dos posiciones angulares como se ilustra en las figuras 5a-c, en cuyo caso todas las barras 126, 127 y 1290 transversales permanecen paralelas y todas las barras de acción permanecen paralelas. Será claro que en este caso ambas barras 1251 y 1252 de acción permanecen paralelas con la línea a través de los puntos 126A y 127A de rotación por medio de los cuales la primera barra 126 transversal y segunda barra 127 transversal respectivas están dispuestas de manera giratoria en el alojamiento 123. Será claro adicionalmente que, como ya se ha indicado anteriormente, durante el movimiento de recolección ilustrado en las figuras 5a-c, los puntos 1251A, 1252A de rotación respectivos en el primer lado de las barras 1251, 1252 de acción paralelas describirán un arco circular alrededor del punto 126A de rotación por medio del cual la primera barra 126 de acción transversal se une al alojamiento 123. Las barras 1251, 1252 de acción paralelas transfieren este movimiento desde los respectivos puntos 1251A, 1252A de rotación a los respectivos puntos 1251B, 1252B de rotación en su extremo opuesto de acuerdo con un respectivo arco circular. En este caso, estos puntos 1251B, 1252B de rotación se mueven en un arco circular respectivo similar alrededor de un centro 1210.
Este centro 1210 está situado en la línea recta a través de los puntos 126A y 127B de rotación, es decir una línea recta paralela a las barras 1251, 1252 de acción en el mismo lado y a la misma distancia desde el punto 126A de rotación que la distancia entre el primer punto 1251A, 1252A de rotación y el segundo punto 1251B, 1252B de rotación de las respectivas barras 1251, 1252 de acción. Será claro adicionalmente que este centro 1210 alrededor del cual los puntos 1251B y 1252B de rotación describen su arco circular también forma el punto de rotación alrededor del cual se gira la tercera barra 1290 transversal. Aunque, de acuerdo con la realización ilustrada, la tercera barra 1290 transversal tiene una longitud que no se extiende tan lejos como este centro 1210, es claro que la prolongación de esta tercer barra 1290 transversal, es decir la línea recta a través de los puntos 1251B y 1252b de rotación de esta tercera barra 1290 transversal, intersecará la línea recta a través de los puntos 126A y 127A de rotación, es decir una línea recta paralela a las barras 1251, 1252 de acción a través del punto 126A o 127A de rotación, en este centro
1210. En otras palabras, de acuerdo con la realización de ejemplo ilustrada, el centro 1210, junto con los puntos 1251B, 1251A y 126A, o 1252B, 1252A y 126Ade rotación, respectivamente, o 1251B, 127B y 127A, respectivamente, también forman un paralelogramo.
En este caso, será claro que el centro 1210, así como los puntos 126A y 127A de rotación, tienen una posición estacionaria con respecto al alojamiento 123. También será claro adicionalmente que el centro 1210 forma el centro de rotación para todos los componentes que están dispuestos en la tercera barra 1290 transversal, dado que tales componentes, junto con esta tercera barra 1290 transversal, describirán un arco circular, como se ilustra en las figuras 5a-c, alrededor de este centro 1210, que está en una posición estacionaria con respecto al alojamiento 123 del mecanismo 122 de recolección. El centro 1210 forma de este modo un centro 1210 de movimiento situado a distancia del sistema 1200 de enlace, dado que el sistema 1200 de enlace es configurado para generar un movimiento giratorio de componentes dispuestos en la tercera barra 1290 transversal alrededor del centro 1210 sobre la base de un sistema 200 de accionamiento configurado para generar un movimiento giratorio alrededor de los respectivos puntos 126A, 127A de rotación que están situados a una distancia predeterminada desde este centro 1210. Estos puntos 126A, 127A de rotación respectivos así como el centro 1210 pueden considerarse como estacionarios con respecto al alojamiento 123, y será claro que la posición mutua con respecto a este alojamiento 123 por lo tanto no cambia, lo cual también es cierto por su distancia mutua.
De este modo será claro que la realización ilustrada del sistema 1200 de enlace con un centro 1210 de movimiento situado a distancia está configurada para girar el mecanismo 130 de agarre dispuesto en la tercera barra 1290 transversal de un lado a otro alrededor de este centro 1210. De acuerdo con la realización de ejemplo ilustrada, el mecanismo 130 de agarre está dispuesto en esta tercera barra 1290 transversal por medio de una barra 1292 de conexión que está conectada de manera fija a esta tercera barra 1290 transversal, de tal manera que este centro 1210 de movimiento se ubica en una posición adecuada con respecto al mecanismo 130 de agarre. De acuerdo con la realización de ejemplo ilustrada, el mecanismo 130 de agarre está dispuesto en esta tercera barra transversal de tal manera que el centro 1210 de movimiento del sistema 1200 de enlace del elemento 120 de recolección está ubicado en una posición adecuada entre los dedos 131, 132 del mecanismo 130 de agarre. En este caso, será claro que, durante el movimiento de recolección, este centro de movimiento, también forma el centro 1210 para el movimiento giratorio del mecanismo 130 de agarre unido a la tercera barra 1290 transversal, como se ilustra en las figuras 5a-c.
Como se ilustra, es de este modo ventajoso en este caso si la posición de este centro 1210 de movimiento dispuesto a distancia del sistema 1200 de enlace del elemento de recolección, y la instalación del mecanismo 130 de agarre en este sistema de enlace, es decir en la tercera barra 1290 transversal, se elige de tal manera que este centro 1210 de movimiento coincida con el punto 300 de rotura mientras que se realiza el movimiento de recolección, después de sujetar la fruta que va a ser recolectada en la posición deseada entre los dedos del mecanismo 130 de agarre. Será claro que, de esta forma, el sistema 1200 de enlace del elemento 122 de recolección hace posible girar la fruta que va a ser recolectada alrededor del punto de rotura deseado predeterminado, tal como por ejemplo un punto de rotura deseado del tallo de la pieza de fruta, durante el movimiento de recolección después de que la fruta que va a ser recolectada ha sido sujetada.
Será claro que son posibles realizaciones alternativas de tal sistema 1200 de enlace con un centro de movimiento dispuesto a distancia. De este modo, por ejemplo es posible elegir una combinación equivalente alternativa de puntos de rotación para producir un sistema de enlace en serie basado en paralelogramo similar a la realización de ejemplo ilustrada en las figuras 5a-c. Por ejemplo es posible, además o en lugar de conectar ambas varillas 1251, 1252 de acción con puntos de rotación a la varilla 126 transversal, conectar estas dos varillas 1251,1252 de acción con dos puntos de rotación a la varilla 127 transversal paralela. Será claro que aún son posibles otras realizaciones, en las cuales un mecanismo de varilla se produce en cada caso por un primer paralelogramo sobre la base de varillas 126, 127 transversales paralelas y un segundo paralelogramo acoplado al mismo sobre la base de barras 1251, 1252 de acción paralelas, de tal manera que se puede generar un movimiento giratorio de una tercera barra 1290 transversal equipada al mismo paralelo a las varillas 126, 127 transversales paralelas del primer paralelogramo alrededor del centro 1210 de movimiento situado a distancia. Será claro que son posibles aún realizaciones alternativas adicionales de sistemas de enlace, en tanto que sea generalmente un sistema de enlace con un grado de libertad y un centro 1210 de movimiento situado a distancia. Similar a la realización de ejemplo ilustrada, tal sistema de enlace se configura preferiblemente de tal forma que el centro 1210 de movimiento situado a distancia coincide con dicho punto 300 de rotura. Será claro adicionalmente que, con tales sistemas de enlace, similares a la descripción general anterior, el mecanismo 130 de agarre está dispuesto en el lado del sistema 1200 de enlace que mira hacia el centro 1210 de movimiento situado a distancia. En su lado opuesto, el sistema 1200 de enlace está acondicionado en el alojamiento 123 del elemento 122 de recolección. En este caso, tal sistema 1200 de enlace está generalmente, similar a la descripción anterior, operativamente conectado a un mecanismo 200 de accionamiento configurado para girar el mecanismo 130 de agarre acondicionado en el mismo alrededor del punto 300 de rotura deseado a través de este sistema 1200 de enlace.
Las figuras 6 a 11 muestran una realización alternativa del dispositivo 100 similar a la realización ilustrada en la figura 1. Similar a la realización ilustrada en la figura 1, se denotan mediante los mismos números de referencia y tienen una función similar como se describió anteriormente. Similar a la realización de la figura 1, el dispositivo comprende un medio de detección óptica (no se muestra en las figuras 6 a 11) para la ubicación espacial de la fruta que va a ser recolectada. Preferiblemente, este medio de detección óptica está dispuesto en la misma plataforma 610 del vehículo
600 que el brazo 120 de robot. De esta forma, la fruta que va a ser recolectada se puede observar preferiblemente desde un ángulo desde abajo, como se ha descrito con más detalle anteriormente. Como ya se ha mencionado anteriormente, el vehículo 600 forma una plataforma autopropulsada que recorre sobre el suelo, por ejemplo a lo largo de la dirección de recorrido ilustrado por la flecha D. Como se ilustra, el vehículo 600 comprende ruedas 620 para este fin que están unidas a la plataforma 610 y soportan esta plataforma 610. De acuerdo con una realización ilustrada, el vehículo comprende un accionamiento diferencial de tres ruedas con dos ruedas 622, 624 accionadas por separado a cada lado de la plataforma 610, visto a lo largo de la dirección de movimiento D, y una rueda 626 de pivote que soporta giratoriamente la plataforma 610 en el lado opuesto de la plataforma 610 en una posición central. Será claro que son posibles numerosas realizaciones de ejemplo alternativas que comprenden tres, cuatro, cinco, seis o más ruedas, u otros medios propulsores adecuados, tales como por ejemplo tractores oruga, sistemas de ruedas omnidireccionales, etc. que pueden accionar la plataforma hacia delante sobre el suelo de una manera adecuada. De acuerdo con la realización de ejemplo ilustrada, ambas ruedas 622, 624 accionadas por separado son accionadas, por ejemplo, por medio de dos motores eléctricos adecuados que son controlados por el controlador o unidad 140 de procesamiento para seguir una trayectoria adecuada en el suelo con el fin de acercarse de este modo de manera suficiente a la fruta que va a ser recolectada para hacerla accesible al brazo 120 de robot dispuesto en la plataforma 610. De acuerdo con la realización ilustrada, tan pronto como la fruta que va a ser recolectada esté lo suficientemente dentro del alcance del rango de movimiento disponible del brazo 120 de robot, el brazo 120 de robot se puede llevar a una posición horizontal deseada con mayor precisión con el fin de aproximarse a la fruta que va a ser recolectada durante un movimiento de recolección por medio del accionamiento 700 lineal dispuesto en la plataforma 610 del vehículo 600. De acuerdo con la realización ilustrada, este accionamiento 700 lineal comprende un riel 710 lineal en el cual está dispuesto un carro 720 que es móvil sobre este riel 710 lineal. Como se ilustra, el carro 720 móvil es accionado por medio de un accionamiento 740 por correa adecuado que a su vez es accionado por medio de un motor 750 eléctrico adecuado. Será claro que son posibles realizaciones alternativas, tales como por ejemplo un mecanismo de accionamiento que usa un tornillo de avance, un accionamiento lineal directo, etc. con el fin de lograr un posicionamiento preciso del brazo 120 de robot con respecto a la fruta que va a ser recolectada para realizar el movimiento de recolección a lo largo de la dirección indicada por la flecha A. Sin embargo, el accionamiento 740 por correa es ventajoso dado que se puede combinar un nivel adecuado de precisión con la necesidad de alta velocidad.
Similar a la descripción anterior, la presente realización del brazo 120 de robot comprende un elemento 121 de aproximación que está configurado como un sistema de enlace que comprende dos varillas 1211, 1212 de aproximación paralelas que forman un paralelogramo con esquinas 1211A, 1211B, 1212A, 1212B articuladas en sus extremos opuestos. En su primer extremo, las esquinas 1211A, 1212A articuladas están dispuestas en un marco 1214 base que se proporciona en el carro 720 móvil. Como se describió anteriormente, los puntos de rotación y las varillas del elemento 121 de aproximación están configurados de tal forma que permiten un movimiento hacia arriba y hacia abajo del elemento 122 de recolección con el mecanismo 130 de agarre unido al otro extremo. Como se ilustra, las varillas 1211, 1212 del elemento 121 de aproximación se giran alrededor de los puntos 1211A, 1212A de rotación respectivos en el marco 1213 base por medio de un accionador 1214 que está conectado operativamente al mismo y unido a este marco 1213 base. Como se puede ver, el controlador 140 puede accionar este accionador 1214 de una manera adecuada para mover el mecanismo de recolección hacia arriba o hacia abajo de acuerdo con la dirección ilustrada por la flecha B durante un movimiento de recolección por medio del elemento 121 de aproximación.
Está claro en este caso que el sistema 1211, 1212 de enlace que forma un paralelogramo está configurado de tal forma que la orientación de la parte del brazo de robot unido al extremo de las varillas 1211, 1212 de aproximación que se mueven hacia arriba y hacia abajo no cambia durante este movimiento hacia arriba y hacia abajo. Es decir que, en la realización de ejemplo ilustrada, cuando se realiza un movimiento hacia arriba por medio del elemento 121 de aproximación mientras que se aproxima a una fruta que va a ser recolectada con el mecanismo 130 de agarre, tal como por ejemplo desde la posición ilustrada en la figura 6 a la posición ilustrada en la figura 7, la orientación de los componentes unidos al extremo de las varillas 1211, 1212 de aproximación que se mueven hacia arriba y hacia abajo no cambia con respecto a la plataforma 710 por el movimiento de estas varillas 1211, 1212 de aproximación. En otras palabras, estos componentes, es decir de acuerdo con la realización ilustrada, el acoplamiento 400 unido a las varillas de aproximación a través de puntos 1211B, 1212B de rotación, el elemento 122 de recolección unido a este acoplamiento 400 por su alojamiento 123, y el mecanismo 130 de agarre unido al elemento 122 de recolección se mueven hacia arriba y hacia abajo de acuerdo con un arco circular, pero mantienen su orientación relativa con respecto a la plataforma 710 del vehículo 700. Es decir que, por ejemplo, los planos o ejes orientados en paralelo permanecen paralelos con la plataforma 710 del vehículo 700 durante este movimiento hacia arriba y hacia abajo.
Como se puede ver, la presente realización comprende un acoplamiento 400 que une el alojamiento 123 del elemento 122 de recolección al extremo del elemento 121 de aproximación que se mueve hacia arriba y hacia abajo. Como se ilustra, el alojamiento 123 del elemento de recolección está unido de manera giratoria a este acoplamiento 400, por ejemplo por medio de un árbol giratorio adecuadamente montado, como se describirá con más detalle a continuación, de tal manera que sea posible una rotación alrededor de un eje de rotación G. Como se puede ver adicionalmente, un accionador 500 también está unido al acoplamiento 400 de acuerdo con la presente realización y está configurado para conectarse operativamente al alojamiento 123 del elemento de recolección en una primera posición de trabajo del acoplamiento 400 con el fin de provocar una rotación angular deseada del alojamiento 123 alrededor del eje de rotación G. De acuerdo con la presente realización, el acoplamiento 400 está configurado adicionalmente para desacoplar el alojamiento 123 desde el accionador 500 en una segunda posición de trabajo y para mantener el
alojamiento 123 en su posición angular existente con respecto al eje de rotación G. De acuerdo con la realización ilustrada preferida, el accionador 500 está operativamente conectado al mecanismo 200 de accionamiento del elemento 122 de recolección en esta segunda posición de trabajo del acoplamiento 400, de tal manera que el marco de movimiento, por ejemplo en la forma del sistema 1200 de enlace, del elemento 122 de recolección puede realizar un movimiento relativo con respecto al alojamiento 123 del elemento 122 de recolección. Será claro que, en la primera posición de trabajo, el acoplamiento se configura preferiblemente de tal manera que el accionador 500 esté activo para girar el alojamiento 123 y el marco de movimiento del elemento 122 de recolección juntos alrededor del eje de rotación G, de tal manera que no ejecuten un movimiento relativo uno respecto al otro.
De esta forma, ambos movimientos se pueden realizar usando un accionador 500. Reducir el número de accionadores 500, en particular el número de accionadores que está dispuesto en el alojamiento 123 del elemento 122 de recolección, es ventajoso dado que el movimiento de recolección se ejecuta preferiblemente lo mas rápido posible. En este caso, también debe ser posible llevar el mecanismo 130 de agarre unido al elemento 122 de recolección a la posición deseada de una manera estable. Con el fin de garantizar esta estabilidad, en particular mientras que se realiza un movimiento giratorio rápido alrededor del eje de rotación G del elemento de recolección, es ventajoso reducir la inercia del elemento de recolección. Como resultado de esto, las dimensiones de los otros elementos del brazo 120 de robot, tales como por ejemplo el accionamiento 500, las varillas 121 de aproximación y sus puntos de rotación, etc. pueden reducirse, dado que las fuerzas y torques que se desarrollan durante un movimiento de recolección se reducen, sin ningún efecto adverso con respecto a la precisión o estabilidad con respecto al posicionamiento del mecanismo 130 de agarre.
La realización ilustrada en las figuras 5 a 12 comprende adicionalmente, similar a la descripción anterior en relación con la figura 1, un mecanismo 800 de resorte que está configurado para compensar el torque causado por el peso de los componentes unidos al extremo del elemento 121 de aproximación que es móvil hacia arriba y hacia abajo con el fin de reducir de este modo la fuerza de sujeción, así como el torque que tiene que generar el accionamiento 1214. De acuerdo con la realización ventajosa ilustrada, se usa un sistema 800 de resorte que está conectado por un primer extremo a una varilla 1212 de aproximación y por otro extremo al alojamiento 1213 del mecanismo 121 de aproximación, que también puede denominarse como un elemento 121 de aproximación. Como se ilustra, el sistema 800 de resorte es guiado a través de un punto 820 de deflexión que también está unido a la varilla 1212 de aproximación en una posición entre ambos puntos de unión del sistema 800 de resorte y de tal forma que el sistema 800 de resorte se dobla alrededor de este punto 820 de deflexión con el fin de generar una fuerza resultante allí que contrarreste el torque causado por el peso de los elementos montados en el extremo móvil del mecanismo 121 de aproximación.
De acuerdo con la realización de ejemplo ilustrada, el sistema 800 de resorte comprende un cordón 840 de tracción, un primer extremo 810 del cual está conectado al marco 1213 base del elemento 121 de aproximación. Preferiblemente, como se ilustra con más detalle en la figura 13, este primer extremo 810 del cordón 840 de tracción se posiciona en la línea entre el primer punto 1211A de rotación de la primera varilla 1211 de aproximación y el primer punto 1212A de rotación de la segunda varilla 1212 de aproximación del elemento 121 de aproximación. Subsecuentemente, este cordón 840 de tracción es desviado a través del punto 820 de deflexión unido a la segunda varilla 1212 de aproximación. Será claro que el punto 820 de deflexión está situado a una distancia predeterminada desde el punto 1212A de rotación de esta segunda varilla 1212 de aproximación. En su extremo opuesto, el cordón 840 de tracción está conectado al extremo de un resorte 830 lineal que también está unido a la segunda varilla 1212 de aproximación, a una distancia desde el punto 1212A de rotación que es mayor que la distancia desde este punto 1212A de rotación al punto 820 de deflexión. De esta forma, la fuerza resultante provocada por el sistema 800 de resorte en el punto 820 de deflexión y en consecuencia el torque resultante que actúa sobre este punto 820 de deflexión alrededor del punto 1212A de rotación evoluciona de una forma similar al torque que es provocado por la fuerza de gravedad alrededor de este punto 1212A de rotación en las diversas posiciones angulares del mecanismo 121 de aproximación, como se ilustra por ejemplo en las figuras 5 - 12. Preferiblemente, como se ilustra, también se proporciona un mecanismo 850 de guía opcional en la segunda varilla 1212 de aproximación en la ubicación de la conexión del cordón 840 de tracción y el extremo del resorte 830 lineal con el fin de evitar que la posición del extremo de este resorte 830 lineal se mueva de una manera incontrolada, en particular transversalmente con respecto a la varilla 1212 de aproximación como resultado de, por ejemplo, los rápidos movimientos del mecanismo 121 de aproximación mientras que se realiza una operación de recolección. Será claro que son posibles realizaciones alternativas del mecanismo de resorte para el elemento de aproximación, en tanto que el elemento 121 de aproximación comprenda generalmente un mecanismo 800 de resorte que actúa sobre un punto 820 de deflexión provisto en el elemento 121 de aproximación de tal forma que el torque resultante evoluciona de una forma similar al torque opuesto generado por el peso de los elementos unidos al extremo móvil del elemento 121 de aproximación, como se explica con más detalle a continuación con referencia a la figura 13.
Las figuras 5 a 12 muestran adicionalmente algunas fases de una realización de una operación de recolección de la realización descrita anteriormente del dispositivo 100. El brazo 120 de robot se mueve primero desde la posición en la figura 6 a la posición en la figura 7, en cuyo caso, como se ilustra, el alojamiento 123 del elemento 122 de recolección y el mecanismo 130 de agarre unido al mismo se mueven hacia arriba en una orientación hacia arriba con el fin de aproximarse a la fruta que va a ser recolectada desde abajo. Subsecuentemente, en la posición ilustrada en la figura 8, los dedos 131, 132 del mecanismo 130 de agarre se abrirán con el fin de permitir que la fruta se sujete en el mecanismo 130 de agarre. Preferiblemente, la fruta que va a ser recolectada se sujeta en el mecanismo 130 de agarre
de tal forma que, como se ha descrito anteriormente, el punto 300 de rotura predeterminado coincide con el centro 1210 de movimiento situado a distancia del marco 1200 de movimiento del elemento 122 de recolección. Subsecuentemente, el elemento 122 de recolección genera un movimiento giratorio mencionado anteriormente del mecanismo 130 de agarre y la fruta que va a ser recolectada que se sujeta en el mismo alrededor del punto 300 de rotura, de tal manera que la fruta que va a ser recolectada se desprenda de su tallo, como se ilustra en la figura 9. Finalmente, el brazo 120 de robot se mueve hacia abajo de nuevo y el alojamiento 123 del elemento 122 de recolección y el mecanismo de agarre unido al mismo se someten a una rotación alrededor del eje de rotación G, de tal manera que los dedos del mecanismo 130 de agarre se mueven a una orientación hacia abajo con el fin de liberar de este modo la fruta que va a ser sujetada de nuevo al abrir los dedos, de tal manera que la fruta pueda depositarse en un receptáculo, como se mencionó anteriormente, en una orientación adecuada, como se ilustra, por ejemplo, en la figura 10.
Las figuras 11 y 12 muestran la realización descrita anteriormente del mecanismo 130 de agarre y el sistema 1200 de enlace, similar a la realización ilustrada en las figuras 6a-c, de nuevo con más detalle, en la cual la figura 11 muestra la posición abierta del mecanismo 130 de agarre y en la cual la figura 12 muestra la posición cerrada del mecanismo de agarre.
La figura 13 muestra la realización descrita anteriormente del mecanismo 800 de resorte también en una escala ampliada, la posición ilustrada corresponde virtualmente a la posición ilustrada en la figura 7. La figura 13 está limitada a una representación esquemática de los elementos del brazo 120 de robot que son necesarios para explicar el principio operativo de la compensación de la fuerza gravitacional. Será claro que los elementos que no se muestran, tales como por ejemplo el elemento 122 de recolección, el mecanismo 130 de agarre, etc., también deben tenerse en cuenta, por ejemplo cuando se determina la posición del centro de gravedad Z del mecanismo o el tamaño de la masa que actúa sobre este centro de gravedad Z debido a la fuerza gravitacional Fz. El mecanismo 800 de resorte ilustrado esquemáticamente comprende elementos similares, como ya se ha descrito anteriormente en relación con la realización ilustrada en las figuras 6 -12, que funcionan de una forma similar a como se ha descrito anteriormente y se denotan mediante los mismos números de referencia. La realización ilustrada esquemáticamente difiere de las realizaciones ilustradas anteriormente en que no comprende un mecanismo 850 de guía opcional. El punto 810 de unión del sistema 800 de resorte en el alojamiento 1213 del mecanismo 121 de aproximación que, de acuerdo con la realización de ejemplo ilustrada, es formado por el primer extremo 810 del cordón 840 de tracción, está situado preferiblemente, como se ilustra, en la línea de conexión entre los puntos 1211A y 1212A de rotación, como se mencionó anteriormente. El cordón 840 de tracción se desvía entonces a través del punto 820 de deflexión dispuesto en la varilla 1212 de aproximación a un resorte 830 lineal ilustrado esquemáticamente que, en su otro extremo, también está provisto en esta varilla 1212 de aproximación, que en este caso forma el punto 860 de unión opuesto del mecanismo 800 de resorte. La posición del centro de gravedad Z del brazo 120 de robot se ilustra esquemáticamente por medio del símbolo de estrella, así como la fuerza gravitacional Fz = m.g que actúa en este centro de gravedad y se determina por la masa del brazo 120 de robot. Está claro en este caso que el alargamiento de resorte x del resorte 830 lineal corresponde a la distancia entre el punto 820 de deflexión y el punto 810 de unión en el marco 1213 base. Adicionalmente, la figura 13 indica esquemáticamente la fuerza de resorte Fv generada por el resorte 830 lineal como una función del alargamiento de resorte x por la flecha Fv. Adicionalmente, el ángulo p también se define esquemáticamente entre la dirección longitudinal de la varilla 1212 de aproximación y la dirección longitudinal del cordón 840 de tracción entre el punto 820 de deflexión y el punto 810 de unión. Adicionalmente, el ángulo a ilustrado esquemáticamente también se define como el ángulo entre la línea recta entre el punto 810 de unión y el punto 1212A de rotación de la varilla 1212 de aproximación y la dirección longitudinal de la varilla 1212 de aproximación. Será claro que, de esta forma, el momento de equilibrio entre el momento generado por la fuerza gravitacional y el momento generado por el mecanismo 800 de resorte alrededor del punto 1212A de rotación de la varilla 1212 de aproximación puede expresarse mediante la siguiente ecuación: m. g.I-i. sen(a) = Fv. h. sen(p). En este caso h es la distancia entre el centro de gravedad Z y la línea de conexión entre ambos puntos 1211A y 1212A de rotación. En este caso h es la distancia entre el punto 820 de deflexión y el punto 1212A de rotación. Adicionalmente, es claro a partir de la visión general esquemática ilustrada en la figura 13 que:
• El alargamiento de resorte x corresponde al lado opuesto del ángulo a.
• La fuerza generada por el resorte 830 lineal con una constante de resorte k puede expresarse como sigue como una función del alargamiento de resorte x: Fv = k.x
Como resultado de esto, la ecuación del momento de equilibrio puede reescribirse como sigue: m.g.h.sen(a) = k.x.h.sen(p). Adicionalmente, aplicando la regla de seno que se aplica a triángulos aleatorios, y que determina que la relación de la longitud de un lado y el seno del ángulo opuesto es idéntica para cada ángulo del triángulo, se puede sen ( a ) _ sen(/?)
determinar lo siguiente, sobre la base de la ilustración esquemática en la figura 13: * h o Í3.sen(a) = x.sen(p). En este caso, h se define como la longitud entre el punto 1212A de rotación y el punto 810 de unión del sistema 800 de resorte en el marco 1213 base.
Por la presente, sen(p) en la ecuación del momento de equilibrio puede reescribirse como una función de sen(a), como resultado de lo cual es claro que la dependencia angular se puede omitir desde la ecuación del momento de equilibrio. De este modo está claro que es posible llegar a una compensación de fuerza gravitacional deseada eligiendo
adecuadamente las siguientes constantes en la ecuación del momento de equilibrio, a saber la constante de resorte k, las longitudes h e h.
Finalmente, la figura 14 ilustra una realización del acoplamiento 400 mencionado anteriormente con más detalle. De acuerdo con la presente realización, el acoplamiento 400 comprende un marco 410. En este marco 410, un árbol 420 giratorio está dispuesto de manera giratoria a lo largo del eje de rotación G. Como se puede ver, en un extremo que mira hacia el accionador 500, el árbol 420 giratorio está montado de manera giratoria en el marco 410 por medio de un cojinete 422 adecuado. Como se puede ver adicionalmente, el extremo que mira hacia el accionador 500 está conectado, a través de un acoplamiento 430 flexible, al árbol 510 de accionamiento del accionador 500 que también está provisto en el marco 410. Será claro que el accionador 500 puede accionarse de este modo para permitir que el árbol 420 giratorio acoplado al mismo realice una rotación deseada alrededor del eje de rotación G. En el lado del acoplamiento 400 que mira lejos del accionador 500 y el mecanismo 121 de aproximación, el árbol 420 giratorio también está montado de manera giratoria en un disco 440 de seguridad para el alojamiento 123 del elemento 122 de recolección por medio de un cojinete 424 adecuado. Como se puede ver, este disco 440 de seguridad está a su vez montado concéntricamente en el marco 410 alrededor del eje de rotación G por medio de un cojinete adecuado 442. El extremo del árbol 420 giratorio que mira lejos del mecanismo 121 de aproximación está conectado operativamente al mecanismo 200 de accionamiento para el elemento 122 de recolección. De acuerdo con la realización de ejemplo ilustrada, en este extremo del árbol 420 giratorio, se une la segunda polea 206 que, junto con la transmisión 204 por correa y la primera polea 202, forman el mecanismo 200 de accionamiento para el elemento 122 de recolección, como se describió anteriormente, en particular en relación con las figuras 6a-c. Adicionalmente, el acoplamiento 400 comprende un primer mecanismo 450 de acoplamiento selectivo que está activo de tal manera que acople el árbol 420 de accionamiento a y lo desacople desde el disco 440 de seguridad de una manera selectiva. De acuerdo con la realización ilustrada, este primer mecanismo 450 de acoplamiento comprende, por ejemplo, un acoplamiento magnético, un primer extremo del cual está provisto en el árbol 420 giratorio y una segunda parte de la cual está provista en el disco 440 de seguridad. Cuando se acciona el primer mecanismo 450 de acoplamiento, el disco 440 de seguridad, y de este modo también el alojamiento 123 unido del elemento 122 de recolección, está acoplado al árbol 420 giratorio. Si el primer mecanismo 450 de acoplamiento no se acciona, entonces el disco 440 de seguridad y el alojamiento unido son desacoplados desde el árbol 420 giratorio. Como se ilustra esquemáticamente a continuación, la realización desde la figura 14 también comprende adicionalmente un segundo mecanismo 460 de acoplamiento que está activo para acoplar selectivamente el disco 440 de seguridad al marco 410 del acoplamiento 400. De acuerdo con la realización de ejemplo ilustrada, este segundo mecanismo 460 de acoplamiento puede configurarse como un accionador 462 lineal que está unido al marco 410 y en el lado móvil del cual se proporciona un elemento 464 de freno que se puede empujar selectivamente contra el disco 440 de seguridad. Cuando el accionador 462 lineal empuja el elemento 464 de freno contra el disco 440 de seguridad, entonces el disco de seguridad se acopla al marco 410 del acoplamiento 400. Cuando el accionador 462 lineal no empuja el elemento 464 de freno contra el disco 440 de seguridad, entonces el disco 440 de seguridad se desacopla desde el marco 410 del acoplamiento 400.
Como se describió anteriormente, de acuerdo con la realización mostrada en la figura 14, la primera posición de trabajo del acoplamiento 400 se logra cuando el primer mecanismo 450 de acoplamiento está en la posición acoplada y cuando el segundo mecanismo 460 de acoplamiento está en la posición desacoplada. En esta primera posición de trabajo, tanto la segunda polea 206 del accionamiento 200 como el disco 440 de seguridad del alojamiento 123 están acoplados al árbol 420 de accionamiento y por lo tanto también al accionador 500 con el fin de girar juntos alrededor del eje de rotación G. Dado que tanto el alojamiento 123 como esta segunda polea 206 no ejecutan ningún movimiento relativo uno con respecto al otro, el alojamiento 123 girará sin que el elemento 122 de recolección realice una rotación angular con respecto a este alojamiento 123. En la segunda posición de trabajo, de acuerdo con la presente realización, el primer mecanismo 450 de acoplamiento está desacoplado y el segundo mecanismo 460 de acoplamiento está acoplado. En la segunda posición de trabajo, el disco 440 de seguridad y el alojamiento unido al mismo se desacoplan de esta forma desde el árbol 420 de accionamiento y de este modo también del accionador 500. En este caso, el disco 440 de seguridad se mantiene en una posición angular fija con respecto al eje de rotación G por medio del segundo acoplamiento 460. Sin embargo, la segunda polea 206 del sistema 200 de accionamiento del elemento 122 de recolección permanece conectada de manera fija al árbol 420 de accionamiento y de este modo al accionador 500. Como resultado de esto, una rotación de este árbol 420 de accionamiento por el accionador 500 dará como resultado una rotación angular relativa del marco 1200 móvil del elemento 122 de recolección con respecto al alojamiento 123 del elemento 122 de recolección, en cuyo caso el mecanismo 130 de agarre que está montado en el elemento 122 de recolección, como se describió anteriormente, puede ser accionado por el elemento 122 de recolección para ejecutar una rotación alrededor del punto 300 de rotura. Finalmente, la realización de ejemplo ilustrada preferiblemente también comprende un anillo 460 colector adecuado que hace posible alimentar cables eléctricos, por ejemplo para accionar y suministrar accionadores dispuestos en el alojamiento 123 del elemento 122 de recolección con potencia, que se suministran al marco 410 del acoplamiento 400, al alojamiento 123 a través de este anillo 460 colector y luego a través del disco 440 de seguridad que está montado de manera giratoria en el marco 410. Será claro que en este caso, una primera parte del anillo 470 colector se proporciona en el marco 410 y que una segunda parte del anillo 470 colector, que es giratoria con respecto a esta primera parte, se proporciona en el disco 440 de seguridad. Será claro adicionalmente que esta primera parte es adecuada para recibir cables que se alimentan al marco 410 y que la segunda parte es adecuada para pasar cables a través del alojamiento 123 del elemento 122 de recolección a través del disco 440 de seguridad.
Aunque la invención se ha descrito anteriormente con referencia a realizaciones específicas, el propósito de la misma era explicar la invención y no limitarla. La persona experta en la técnica entenderá que son posibles diversas modificaciones con respecto a las realizaciones descritas sin apartarse del alcance de la invención, cuyo rango está determinado por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (15)
1. Dispositivo (100) para recolectar fruta, provisto de:
- un medio (110) de detección óptica, configurado para detectar y ubicar espacialmente una pieza de fruta que va a ser recolectada y que cuelga desde una planta;
- un brazo (120) de robot, acondicionado con un mecanismo (130) de agarre provisto de al menos dos dedos (131, 132, 133); y
- una unidad (140) de procesamiento, operativamente conectada al medio (110) de detección óptica, al brazo (120) de robot y al mecanismo (130) de agarre;
en el cual la unidad (140) de procesamiento está configurada de tal manera que acciona el brazo (120) de robot para hacer que el mecanismo (130) de agarre se mueva al menos parcialmente alrededor de la pieza de fruta que va a ser recolectada en un movimiento hacia arriba desde abajo después de que una pieza de fruta que va a ser recolectada ha sido ubicada por el medio (110) de detección óptica; y en el cual la unidad (140) de procesamiento está configurada de tal manera que acciona el mecanismo (130) de agarre, cuando se ha posicionado alrededor de la pieza de fruta que va a ser recolectada, con el fin de:
- agarrar la pieza de fruta que va a ser recolectada entre los al menos dos dedos (131, 132); y
- girar la pieza de fruta que va a ser recolectada de tal forma alrededor de un eje sustancialmente horizontal o alrededor de un eje situado en un plano que está en ángulo recto con la dirección del tallo de la pieza de fruta que sale de la planta.
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la unidad (140) de procesamiento está configurada para girar la pieza de fruta que va a ser recolectada alrededor de dicho eje en un ángulo de al menos 70°, preferiblemente en un ángulo de al menos 80°, y como máximo 110°, preferiblemente como máximo 100°.
3. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el mecanismo (130) de agarre está configurado de tal manera que la pieza de fruta que va a ser recolectada se gira alrededor de un punto de rotura deseado predeterminado del tallo de la pieza de fruta.
4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, en el cual el mecanismo (130) de agarre está configurado de tal manera que se controla la rotura de la pieza de fruta que va a ser recolectada en dicho punto de rotura.
5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3 o reivindicación 4, en el cual, durante rotación de la pieza de fruta que va a ser recolectada alrededor de dicho eje, la posición espacial de dicho punto de rotura no cambia.
6. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el brazo (120) de robot comprende un elemento (122) de recolección, en el cual dicho elemento (122) de recolección comprende un marco móvil, que consiste en una barra (124) de base y un barra (125) de acción, en el cual la barra (125) de acción está conectada de manera articulada sustancialmente paralela a través de la barra (124) de base a través de un par de barras (126, 127) transversales mutuamente paralelas.
7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, en el cual el elemento (122) de recolección está provisto de un medio de coordinación que coordina la rotación del mecanismo (130) de agarre con la rotación de las barras (126, 127) transversales.
8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual dicho medio de coordinación comprende un resorte de torsión y un cordón (129) de tracción.
9. Dispositivo de acuerdo con una o más de las reivindicaciones precedentes 3 a 8, en el cual:
- el brazo de robot comprende un elemento (122) de recolección en el cual se proporciona el mecanismo (130) de agarre y en el cual el elemento (122) de recolección está configurado para girar el mecanismo de agarre alrededor de dicho punto (300) de rotura durante una operación de recolección después de sujetar la fruta que va a ser recolectada; - el elemento (122) de recolección comprende un sistema (1200) de enlace con un grado de libertad y un centro (1210) de movimiento situado a distancia, en el cual:
- el centro (1210) de movimiento situado a distancia coincide con dicho punto (300) de rotura;
- el mecanismo (130) de agarre está dispuesto en el lado del sistema (1200) de enlace que mira hacia el centro (1210) de movimiento situado a distancia; y
- en el lado opuesto, el sistema (1200) de enlace está acondicionado en un alojamiento (123) del elemento (122) de recolección, y el sistema (1200) de enlace está operativamente conectado a un mecanismo (200) de accionamiento
configurado para girar el mecanismo (130) de agarre acondicionado en el mismo alrededor de dicho punto (300) de rotura a través del sistema (1200) de enlace.
10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, en el cual dicho sistema (1200) de enlace comprende un sistema (1200) de enlace en serie basado en paralelogramo.
11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, en el cual dicho sistema (1200) de enlace comprende:
- un primer paralelogramo con dos barras (126, 127) transversales que están previstas en puntos (126A, 127A) de rotación respectivos en el alojamiento (123) del elemento (122) de recolección y conectado operativamente al mecanismo (200) de accionamiento;
- un segundo paralelogramo que tiene dos barras (1251, 1252) de acción paralelas, paralelas a la línea a través de dichos puntos (126A, 127A) de rotación respectivos, y que está conectado de manera giratoria al primer paralelogramo; - una tercera barra (1290) transversal que es paralela a las barras transversales del primer paralelogramo y conectada de manera giratoria a las barras (1251, 1252) de acción paralelas en el lado opuesto del primer paralelogramo de tal manera que la tercera barra (1290) transversal gire alrededor del centro (1210) de movimiento situado a distancia, y en el cual el mecanismo (130) de agarre se proporciona en dicha tercera barra (1290) transversal.
12. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el brazo (120) de robot: - comprende un acoplamiento (400) al cual el mecanismo (130) de agarre está unido de manera giratoria alrededor de un eje de rotación (G) a través de un marco (123) de un elemento (122) de recolección; y
- comprende un accionador (500) unido a dicho acoplamiento (400),
en el cual dicho acoplamiento (400) está configurado para selectivamente conectar operativamente el accionador (500) al marco (123) del elemento (122) de recolección o a un sistema (200) de accionamiento de un marco (1200) móvil del elemento (122) de recolección.
13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, en el cual el acoplamiento (400) está configurado para:
- en una primera posición de trabajo:
- conectar operativamente el accionador (500) al marco (123) con el fin de realizar una rotación alrededor del eje de rotación (G);
- en una segunda posición de trabajo:
- desacoplar el alojamiento (123) desde el accionador (500);
- mantener el alojamiento (123) en su posición angular existente con respecto al eje de rotación (G); y
- conectar operativamente el accionador 500 al mecanismo (200) de accionamiento del marco (1200) de movimiento del elemento (122) de recolección con el fin de realizar un movimiento relativo con respecto al alojamiento (123) del elemento (122) de recolección.
14. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el brazo (120) de robot comprende un elemento (121) de aproximación, en el cual el elemento (121) de aproximación está configurado para mover el mecanismo (130) de agarre en un extremo móvil del elemento (121) de aproximación de un lado a otro, en el cual el elemento (121) de aproximación comprende un mecanismo (800) de resorte que actúa sobre un punto (820) de deflexión previsto en el elemento (121) de aproximación de tal manera que el torque resultante evoluciona de una forma similar al torque opuesto generado por el peso de los elementos unidos al extremo móvil de elemento (121) de aproximación.
15. Uso del dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes para recolectar una o más de las siguientes frutas:
- fresas
- tomates;
- la especie Capsicum annuum;
- la especie Cucumis sativus;
- el género Rubus;
- el género Vaccinium; - el género Ribes.
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