ES2950981T3 - Dispositivo autoguiado para la recolección de flores - Google Patents

Abstract

Se divulga un recolector de flores autoguiado que utiliza un sistema de visión para identificar y localizar flores o inflorescencias que crecen en una planta. El dispositivo está destinado a ser utilizado en una granja y remolcado, por ejemplo, por un tractor, o puede ser autopropulsado. A medida que el dispositivo se mueve sobre la flor, los datos de la imagen capturados por el sistema de visión se envían a un módulo de visión artificial, que interpreta los datos e identifica la ubicación de la flor. Un controlador utiliza los datos de ubicación para ordenar a un recolector que llegue a la ubicación adecuada. Se acciona un cortador en el recolector para quitar la flor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo autoguiado para la recolección de flores

CONTEXTO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere generalmente a un dispositivo para la recolección de las flores de una planta. Más específicamente, la invención se refiere a un dispositivo autoguiado, ya sea por tracción o autopropulsado, que puede identificar, localizar y eliminar una flor u otro crecimiento indeseado de las plantas que crecen en un campo.

Los agricultores comerciales de frutas y hortalizas suelen trasplantar plántulas cultivadas en un vivero en lugar de cultivar una planta a partir de una semilla. Para cultivar en una granja una planta apta para el trasplante, el vivero fomenta el desarrollo de raíces y hojas por encima de la producción del fruto mediante la eliminación del brote de la flor antes de que la flor sea polinizada y madure hasta convertirse en un fruto o una hortaliza. Si hay algún fruto, también se retira. Normalmente, la eliminación de las flores y los frutos es un proceso que requiere mucho trabajo e implica que los trabajadores recojan las flores a mano. Por consiguiente, sería ventajoso desarrollar un dispositivo para la retirada de las flores y otras partes indeseables de una planta.

El documento US 2006/213167 describe un sistema robótico agrícola y un método de cosecha, poda, selección, desherbado, medición y gestión de cultivos agrícolas. El documento US 4519193 divulga un aparato de recolección de frutos en el que las posiciones del fruto se buscan y detectan mediante una cámara de televisión con una dirección de toma de imagen variable.

BREVE RESUMEN DE LA INVENCIÓN

De acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación, se trata de un dispositivo para retirar las flores de las plantas que crecen en el campo. En una realización, el dispositivo comprende un brazo móvil, un recolector montado en el extremo del brazo móvil, una cortadora dispuesta en un extremo del recolector, un sistema de visión que identifica una flor o fruto, y un controlador que dirige el recolector dentro del rango de corte de la flor o fruto. El brazo móvil mueve el recolector en un plano horizontal, mientras que la cortadora se mueve en dirección vertical, según una realización. Cuando está en posición, se accionan las cuchillas de la cortadora y se retira la flor o el fruto. En el trabajo en el campo, el dispositivo es traccionado o autopropulsado por el campo para retirar las flores de una hilera de plantas.

Para identificar y localizar una flor que está creciendo en una planta, un sistema de visión compuesto por un dispositivo de captura de imágenes y un módulo de visión detecta la presencia de la flor o el fruto y proporciona la información a un controlador. En una realización, el dispositivo de captura de imágenes es una cámara estereoscópica y envía datos de imagen de la planta al módulo de visión, que es capaz de identificar la flor o el fruto en los datos de imagen. El controlador procesa la información proporcionada por el sistema de visión y hace que la ubicación del recolector se alinee con la flor. El controlador tiene en cuenta la diferencia en la ubicación del dispositivo de captura de imágenes con respecto a la planta para garantizar la alineación correcta del recolector. Con el recolector alineado sobre la flor, se acciona una cortadora y la flor o fruto se retira de la planta.

La presente invención proporciona un dispositivo como el reivindicado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS DIVERSAS VISTAS DE LAS ILUSTRACIONES

La Fig. 1 muestra el dispositivo conforme a una realización. Fig. 2 es una vista alternativa que muestra el recolector en una posición elevada. La Fig. 3 muestra el extremo de la cortadora. La Fig.4 es una vista detallada de un brazo y un motor que controlan el movimiento del recolector. La Fig. 5 es una vista alternativa que muestra el recolector montado en el extremo del brazo. La Fig. 6 es una vista que muestra el controlador integrado. La Fig. 7 es una vista del extremo de la cortadora, con las cuchillas de corte visibles. La Fig. 8 es una vista alternativa de las cuchillas de corte. La Fig. 9 es un diagrama del sistema conforme a una realización. La Fig. 10 es un diagrama del sistema conforme a una realización alternativa. La Fig. 11 muestra la conexión eléctrica de varios componentes en el controlador integrado. La Fig. 12 muestra un dispositivo con múltiples unidades modulares en un mecanismo portador, conforme a una realización. La Fig. 13 muestra un dispositivo con múltiples unidades modulares en un mecanismo portador, conforme a una realización alternativa. La Fig. 14 muestra la cortadora montada en una realización alternativa. La Fig. 15 muestra múltiples configuraciones de cortadoras según una realización alternativa. La Fig. 16 muestra el dispositivo conforme a una realización alternativa. Las Figs. 17A-17B muestran una disposición de las cuchillas en la cortadora según una realización. Las Figs. 18A-18B ilustran el movimiento de un conjunto articulado, conforme a una realización. La Fig. 19 muestra el dispositivo modular remolcado por un vehículo. La Fig. 20 muestra el dispositivo de captura de imágenes conforme a una realización. La Fig. 21 muestra el dispositivo montado en un mecanismo portador conforme a una realización alternativa. La Fig. 22 muestra varias unidades modulares montadas en un mecanismo portador. La Fig. 23 muestra una realización alternativa utilizada para deprimir estolones de plantas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La Fig. 1 muestra el dispositivo conforme a una realización de ejemplo. En esta realización, un recolector 100 está compuesto por una cortadora (o cabezal de corte) 101 dispuesta en el extremo de una extensión 103 y un mecanismo de accionamiento 104. Como se muestra con mayor detalle en las Figs. 7-8, la cortadora 101 comprende un conjunto de cuchillas 102 que están conectadas a un mecanismo de accionamiento 105, como un accionador neumático o eléctrico capaz de extender y retraer las cuchillas 102, conforme a una realización.

En la realización mostrada en las Figs. 7-8, las cuchillas 102 son bandas semicirculares que están montadas pivotalmente en cada extremo de la banda. Como se muestra en la Fig. 8, una primera cuchilla 102 de un par está montada frente a una segunda cuchilla 102, donde cada cuchilla está posicionada cerca del perímetro de la abertura de la cortadora 101 cuando está en posición retraída. Cada cuchilla 102 comparte un eje de rotación común. Cuando se coloca sobre una flor, el mecanismo de accionamiento 105 hace que las cuchillas opuestas 102 de la cortadora 101 giren y se extiendan hacia la parte inferior de la cortadora 101, con una cuchilla 102 superpuesta a la otra cuchilla 102 en la posición totalmente extendida. Como un par de tijeras, cualquier material atrapado entre las cuchillas 102 que avanzan será cortado.

En una realización alternativa, como se muestra en las Figs. 17A-17B, las cuchillas planas 102 se extienden y retraen en un plano común. En un ejemplo de esta realización mostrada en la Fig. 17A, cuatro cuchillas 102 están dispuestas para crear una abertura cuadrada entre las cuchillas 102, donde la abertura está definida por un borde de cada una de las cuatro cuchillas 102. Como se muestra en la Fig. 17B, la abertura disminuye progresivamente en superficie hasta que las cuchillas se cruzan en un movimiento de corte a medida que cada cuchilla 102 se mueve hacia el centro. Las cuchillas pueden moverse linealmente o en una acción de barrido. Además, las cuchillas 102 en cualquiera de estas realizaciones de ejemplo pueden tener un perfil de borde recto, dentado o de otro tipo.

En la realización de cuchilla plana, la ubicación del corte puede alterarse ligeramente, mientras que las cuchillas curvas siempre cortan en el ápice de las cuchillas curvas 102. Por ejemplo, en una disposición de cuatro cuchillas 102, una primera cuchilla 102 podría mantenerse inmóvil mientras la cuchilla 102 del lado opuesto avanza, desplazando la abertura desde el centro de la cortadora 101 hacia el lado con la cuchilla 102 inmóvil. Las otras dos cuchillas 102 pueden avanzar al unísono o también pueden variar. Dicho de otro modo, la ubicación de la abertura cuadrada puede ajustarse en cualquier dirección desde el centro dependiendo de cómo se accionen las cuchillas 102. Mientras que la cortadora 101 se ha descrito en las realizaciones de ejemplo como varias orientaciones de las cuchillas 102 y un mecanismo de accionamiento 105, se pueden utilizar otros mecanismos de eliminación en la cortadora 101, por ejemplo, una cizalla o una desbrozadora.

En otra realización alternativa, la cortadora 101 incluye además una boquilla pulverizadora 106 que puede pulverizar un herbicida, fungicida u otro líquido sobre las cuchillas 102 o la cortadora 101. Si las cuchillas 102 o la cortadora 101 entran en contacto con una planta enferma, la enfermedad puede propagarse a todas las plantas que entren en contacto con el dispositivo. Así pues, rociar las cuchillas 102 o la cortadora 101 con un fungicida desde la boquilla 106 puede evitar la propagación de la enfermedad. La Fig. 8 muestra la boquilla pulverizadora 106, que es capaz de pulverizar una niebla o chorro de líquido sobre las cuchillas 102 y la cortadora 101. La boquilla pulverizadora 106 puede conectarse a un depósito externo y a un sistema de bombeo.

La boquilla pulverizadora 106 también puede utilizarse para lubricar las cuchillas 102. Algunas plantas, como las plantas de la fresa, producen una sustancia pegajosa cuando se cortan. Esta sustancia puede ensuciar las cuchillas 102, haciendo que se pierdan cortes o que las cuchillas 102 se desafilen rápidamente. Para evitar los problemas asociados a este tipo de plantas, se dirige un lubricante (solo o en combinación con un fungicida o herbicida) a las cuchillas 102 desde la boquilla pulverizadora 106 después de cada corte o de varios cortes. Dependiendo del volumen de suciedad de la cuchilla, las cuchillas 102 pueden necesitar lubricación sólo de forma intermitente. Alternativamente, si la lubricación no es necesaria, la boquilla de pulverización 106 puede ser un componente del dispositivo separado de la cortadora 101.

Con referencia de nuevo a la Fig. 1, en una realización, la cortadora 101 está montada en el extremo de la extensión 103, que puede ser de forma tubular. No obstante, pueden utilizarse otras formas con un canal interior. El accionador 104 permite que la extensión 103 se mueva verticalmente de forma telescópica, lo que permite ajustar la profundidad de la cortadora 101 con respecto a la planta. La Fig. 1 muestra la extensión 103 y el accionador 104 en posición extendida. Por el contrario, la Fig. 2 muestra la extensión 103 en la posición retraída, con la extensión 103 contenida dentro del extremo de un conducto de vacío 402. Más específicamente, la extensión 103 se conecta a un conducto de vacío 402 en un extremo de la extensión 103 opuesto al extremo en el que está montada la cortadora 101. En una realización, la extensión 103 y el extremo del conducto de vacío 402 son coaxiales, teniendo la extensión 103 un diámetro ligeramente menor para permitir el movimiento telescópico entre ambos.

Un controlador integrado 300 controla el posicionamiento de la extensión 103 en base a la profundidad de una flor, reconocida por el sistema de visión 301. Mientras que el controlador 300 proporciona señales de control para el movimiento de la extensión 103, la extensión 103 es controlada físicamente por un accionador 104. En una realización de ejemplo, el accionador 104 es un dispositivo neumático con un sensor de posición, como se muestra con más detalle en la Fig. 3. Si se utiliza un sensor de posición, la posición de profundidad de la extensión 103 se envía al controlador integrado 300 para utilizar con otros datos recogidos por el controlador 300. En una realización, el controlador 300 coloca la cortadora 101 ligeramente por debajo de la parte superior de la flor para garantizar que esté totalmente rodeada por la cortadora 101.

Como se ha comentado antes, el recolector 100 está conectado a un conducto de vacío 402. En una realización, una fuente de vacío 401 se conecta al recolector 100 a través del conducto de vacío 402 y suministra una presión de vacío dentro de la extensión 103. El suministro de la presión de vacío dentro del recolector 100 sirve para dos propósitos principales. Primero, el vacío atrae la flor o inflorescencia hacia el extremo de la cortadora 101. En el trabajo en el campo, algunas flores pueden estar planas y el vacío ayuda en el proceso de corte al llevar la flor a una posición vertical dentro de la cortadora 101. En esta realización, la aspiración y el corte se producen simultáneamente. Otra finalidad del proceso de vacío es recoger las flores que se han desprendido de la planta. Las flores recogidas pueden almacenarse y desecharse posteriormente, o pueden cubrirse con mantillo y desecharse de nuevo en el campo. En algunas situaciones, puede ser útil recoger las flores cortadas para prevenir la propagación de enfermedades en el campo.

Con referencia de nuevo a las Figs. 1-2, el recolector 100 está montado en un brazo 201. En una realización, el brazo 201 es un SCARA, o brazo robótico articulado de funcionamiento selectivo. Cuando se utiliza en el dispositivo de la presente invención, la configuración SCARA permite el movimiento en un plano horizontal (es decir, paralelo al suelo), pero es rígido en la dirección vertical. Una persona experta en la materia apreciará que una configuración SCARA permite múltiples articulaciones a lo largo del brazo 201, proporcionando un movimiento más complejo de la cortadora 101 unida al extremo del brazo 201. Como se ha comentado antes, la extensión 103 y el accionador 104 fijados a la cortadora 101 proporcionan un movimiento vertical, dando a la cortadora 101 un rango completo de movimiento en tres direcciones cuando se combina con el brazo 201.

Como se muestra en la realización representada en la Fig. 1, el brazo 201 está fijado pivotalmente en una articulación 203 a una base 204, con la longitud del brazo 201 sustancialmente paralela al suelo. La base 204 proporciona un punto de montaje para el brazo 201 y comprende una porción del tractor, carro, vehículo de remolque, o plataforma móvil en realizaciones alternativas. Por ejemplo, en una realización, el dispositivo es una unidad autónoma, por lo que la base 204 sería un componente independiente del dispositivo. Al utilizar un brazo articulado 201, el dispositivo cubre una anchura mayor que si el recolector 100 estuviera unido de forma fija a la base 204. Por ejemplo, para una cortadora 101 que tiene una anchura de 10 cm, un dispositivo de brazo fijo cubriría un recorrido de sólo 10 cm de ancho mientras se desplaza por el campo. Por otro lado, si el brazo 201 tiene 1 m de longitud, la misma cortadora 101 de 10 cm de ancho puede cubrir efectivamente una anchura de 2 m al oscilar de un lado a otro.

En una realización, la articulación 203 comprende un eje y cojinetes, como se muestra en las Figs. 4-5, o puede ser cualquier otro acoplamiento mecánico, como un casquillo conocido en la técnica que permita el giro del brazo 201 con respecto a la base 204. En una realización, mostrada en las Figs. 4-5, se han previsto unos interruptores de límite 205 para evitar la sobre-rotación del brazo 201. En realizaciones alternativas, el brazo 201 puede girar 360 grados.

Un motor 202 está conectado, directa o indirectamente, al brazo 201 para proporcionar el movimiento rotacional/horizontal del brazo 201. En la realización mostrada en las Figs. 4-5, un eje de salida del motor 202 está conectado directamente al eje de la articulación 203 en una configuración coaxial. En realizaciones alternativas, el motor 202 se conecta al brazo 201 a través de engranajes u otras conexiones mecánicas. Por ejemplo, el motor 202 puede conectarse a través de una caja de engranajes para ajustar el par de salida del motor 202. El par del motor 202 determina parcialmente la aceleración rotacional del brazo 201, y puede variar dependiendo de la aplicación prevista y del peso del brazo 201 y del recolector 100 Con una mayor aceleración, el brazo 201 es capaz de desplazarse más rápido a través de su rango de movimiento, permitiendo posiblemente una mayor velocidad de avance del dispositivo a través del campo. Al igual que el accionador 104, el motor 202 recibe una señal de entrada del controlador 300, basada en parte en la ubicación de una flor y la ubicación actual del recolector 100.

En una realización alternativa, el recolector 100 está montado en el extremo del conjunto articulado 210. Como se muestra en las Figs. 18A-18B, el conjunto articulado 210 comprende una articulación de barra, donde una serie de pivotes 211 permiten que el recolector 100 se mueva en dirección vertical. La Fig. 18A muestra el recolector 100 en una posición bajada, mientras que la Fig. 18B muestra el recolector 100 en una posición elevada. En esta realización, un extremo del conjunto articulado 210 está unido al recolector 100 y un segundo extremo está conectado a la base 204 a través de la articulación pivotante 203. En el ejemplo mostrado en las Figs. 18A-18B, un eje del recolector 100 se mantiene casi vertical a lo largo de su rango de movimiento a través del uso de los pivotes 211. Al conectar el conjunto articulado a la articulación 203, el recolector 100 puede seguir moviéndose en dirección horizontal. Aunque el recolector 100 se ha descrito como conectado a un brazo 201 o a un conjunto articulado 210 en las realizaciones de ejemplo, se puede utilizar cualquier disposición alternativa que permita posicionar el recolector 100 con precisión tanto en dirección horizontal como vertical.

También se muestra en las Figs. 4-5 un codificador de posición 304 que está conectado al brazo 201. El codificador de posición 304 determina la posición absoluta del brazo 201 y proporciona estos datos de salida al controlador 300. La salida del codificador de posición 304 puede utilizarse para determinar la distancia y la dirección en que debe moverse el recolector 100 para posicionarse sobre una flor. Aunque el codificador 304 se muestra como un componente separado en las Figs. 4-5, el codificador 304 es un componente incorporado del motor 202 en una realización alternativa. Cuando se utiliza un sensor de posición incorporado, el codificador 304 no hace falta utilizarlo o puede ser utilizado como una fuente redundante de información de posición.

Como se muestra en la realización representada en la Fig. 6, el controlador 300 es un ordenador que recibe información del accionador 104, el codificador de posición 304, el sistema de visión 301 y otros componentes conectados. No obstante, el controlador 300 o cualquier otro módulo puede comprender un microordenador, un microprocesador, un microcontrolador, un circuito integrado de aplicación específica, una matriz lógica programable, un dispositivo lógico, una unidad lógica aritmética, un procesador de señales digitales u otro procesador de datos y hardware y software electrónicos de soporte. La Fig. 9 muestra los distintos dispositivos que proporcionan datos al controlador integrado 300. Después de recibir y procesar los datos, el controlador integrado 300 envía órdenes de posición al accionador 104, al mecanismo de accionamiento de la cuchilla 105 y al motor 202. La Fig. 10 es una representación de una realización alternativa del dispositivo de la presente invención que incluye un módulo de planificación 302 que se usa para coordinar el movimiento del recolector 100 cuando se detectan varias flores cerca unas de otras. En algunas situaciones, el módulo de planificación 302 puede dirigir el dispositivo para ignorar una flor en el lado derecho de la hilera si el corte de esa flor provocase que el dispositivo pierda posteriormente varias flores en el lado izquierdo de la hilera, por ejemplo. En una realización, el módulo de planificación 302 determina una trayectoria para la cortadora 101 basada en parte en la identificación de las flores, la velocidad del dispositivo y la aceleración máxima del brazo 201. El sistema de planificación 302 puede ser un módulo independiente o un componente de software incorporado en el controlador 300. La Fig. 11 muestra los flujos de datos de entrada/salida al controlador incorporado 300 según una realización de ejemplo.

Como se muestra en los sistemas de las Figs. 9-10, un codificador rotativo 305 se conecta además al controlador integrado 300. El codificador rotativo 305 proporciona información sobre la distancia que ha recorrido el dispositivo a través del campo, ya sea autopropulsado o arrastrado por un vehículo 602, como un tractor. La información es crítica para coordinar el movimiento del recolector 100. Por ejemplo, si el sistema de visión 301 detecta plantas 1 metro por delante del recolector 100 y el dispositivo se desplaza a 5 m/s, entonces el recolector 100 estará por encima de la planta captada por el sistema de visión 301 en aproximadamente .2 segundos después de que el sistema de visión 301 pase por encima de la planta. En una realización alternativa, se utiliza una unidad de medición inercial (IMU) 306 para aumentar los datos proporcionados por los codificadores rotativos 305. Sin datos precisos sobre la distancia que ha recorrido el dispositivo en un periodo de tiempo determinado, esta coordinación sería imprecisa. Para la realización mostrada en la Fig. 1, el controlador 300 también tendría que volver a calcular la distancia del recolector 100 dada su posición angular actual, ya que el recolector 100 se está moviendo en un arco en lugar de en línea recta de un lado a otro.

Como se ha comentado brevemente, el sistema de visión 301 comprende un dispositivo de captura de imágenes 302 y un módulo de visión 303. En una realización, como se muestra en la Fig. 20, el dispositivo de captura de imágenes 302 es una cámara estereoscópica capaz de proporcionar una vista tridimensional de la planta captada, que proporciona información tanto de apariencia como de profundidad. El dispositivo de captura de imágenes 302 puede proporcionar datos de imagen en forma de vídeo o como una serie de imágenes fijas. Alternativamente, el dispositivo de captura de imágenes 302 puede comprender una pluralidad de cámaras, con los datos de imagen combinados para proporcionar datos de imágenes estereoscópicas. Las imágenes estereoscópicas o tridimensionales son necesarias para proporcionar profundidad a la información utilizada para controlar la extensión 103 del recolector 100. En una realización alternativa, puede utilizarse una cámara bidimensional si se estima la altura de la planta. Después de recoger los datos de la imagen, un módulo de visión 303 procesa los datos para localizar una flor dentro de la imagen.

A menudo, la inflorescencia o las flores son de un color diferente al de la planta y el módulo de visión 303 puede identificar fácilmente la flor utilizando técnicas de filtrado de color. Sin embargo, el módulo de visión 303 puede usar discriminación de color, discriminación de intensidad, discriminación de forma, o discriminación de textura para identificar píxeles de fondo de píxeles asociados con una porción de la planta a eliminar. Por ejemplo, el módulo de visión 303 puede identificar bayas que han madurado desde la fase de floración. Las bayas inmaduras son a menudo del mismo color que las hojas, por lo que el módulo de visión 303 utiliza una técnica distinta de la discriminación del color para localizar la baya. En una realización, el dispositivo elimina la inflorescencia en su totalidad, incluyendo las bayas asociadas a esa inflorescencia, o en alguna situación, elimina bayas aisladas u otros frutos. Los patrones o atributos de los píxeles, como los patrones de color, patrones de intensidad de los píxeles, luminosidad, brillo, tono o reflectividad, también pueden utilizarse con fines de identificación. Además, podrían utilizarse dispositivos de captura de imágenes 302 que proporcionan información de color fuera del espectro visible. Por ejemplo, las cámaras infrarrojas son útiles para detectar las flores de una planta de fresas.

El entrenamiento del módulo de visión 303 con muestras de una planta en particular puede mejorar la precisión. En una realización, el módulo de visión 303 utiliza un algoritmo como una red neuronal convolucional para aprender qué partes de una imagen están asociadas con una flor, fruto, inflorescencia u otro componente indeseable de la planta. Del mismo modo, el módulo de visión 303 puede entrenarse para identificar los estolones de las plantas. En una realización en la que se entrena el módulo de visión 303, las imágenes de muestra se pueden etiquetar manualmente para proporcionar ejemplos como una serie de entrenamiento para el módulo 303. Sin embargo, una persona experta en la materia apreciará que se pueden utilizar numerosas técnicas de visión.

En una realización, se utiliza una cubierta translúcida 501 (como se muestra en la Fig. 19) para proporcionar una luz consistente y difusa para el sistema de visión 301. En una realización alternativa, se utiliza un sistema de iluminación 502 para aumentar la luz natural, tanto si se utiliza una cubierta 501 como si no. En el trabajo en el campo, el uso de la iluminación natural podría inhibir la precisión de la detección de flores, ya que un lado de la hilera de plantas podría estar fuertemente iluminado por el sol, mientras que el lado opuesto de la hilera estaría a la sombra. Como tal, un sistema de iluminación 502 puede ser beneficioso para reducir las sombras y proporcionar un contraste mejorado para el sistema de visión 301.

Con referencia de nuevo a las figuras, la realización mostrada en la Fig. 12 representa múltiples sistemas de visión 301 utilizados para cada recolector 100. Específicamente, un primer sistema de visión 301 se dispone delante (en relación con la dirección de desplazamiento del recolector 100) y un segundo sistema de visión 301 se sitúa detrás del recolector 100. El uso de varios sistemas de visión 301 mejora la precisión, ya que una flor puede quedar oculta por hojas, tallos u otro material vegetal desde el punto de vista de un único sistema de visión 301. Cuando se utilizan dos sistemas de visión 301, los datos de ambos sistemas de visión se envían al controlador integrado 300, que concilia los datos. Además, la propia cortadora 101 puede tener un sistema de visión 301 o un dispositivo de captura de imágenes 302 para permitir correcciones de última hora en la posición de la cortadora 100 en cuanto se atrapa la flor. Un sistema de visión 301 asociado con la cortadora 101 o el recolector 100 podría aumentar la precisión en situaciones en las que el viento, por ejemplo, mueve la flor después de la detección inicial por el sistema de visión primario 301 en la parte delantera del dispositivo. En esta realización de ejemplo, el sistema de visión 301 asociado con la cortadora podría utilizar datos del primer sistema de visión 301 para obtener la ubicación general de la flor, facilitando la búsqueda de la flor en los datos de la imagen. Además, se puede usar un sistema de visión secundario 301 para el control de calidad, detectando cuando las flores atrapadas por la cortadora 101 se quedan en la planta. A modo de ejemplo, las flores perdidas podrían ser el resultado de cuchillas 202 atascadas o desafiladas. En esta situación, el controlador 300 podría emitir una alerta o detener el dispositivo hasta que se rectifique el problema. El número de sistemas de visión 301 no se limita a uno o dos, y el número total puede variar en función de la precisión deseada y de los costes. Un mayor número de cámaras proporciona una mayor precisión, pero aumenta los costes y la potencia de cálculo necesaria.

La Fig. 12 muestra una realización en la que varios dispositivos 100 se disponen en un mecanismo portador 601 tirado por un vehículo 602, como un tractor u otro equipo. Las unidades modulares están montadas con un espaciado que coincide con el espaciado de las hileras de plantas. También se puede montar una unidad modular en un mecanismo portador 601, como se muestra en la Fig. 21. Alternativamente, pueden montarse múltiples unidades en un único mecanismo portador 601 utilizando brazos en voladizo (o alas) que se extienden desde el mecanismo portador 601. De este modo, sólo se necesita un juego de ruedas. A menudo, las hileras de plantas están muy juntas, sin espacio para el paso de un vehículo. En su lugar, se interpone una hilera de acceso entre varias filas de plantas. Por ejemplo, 15 hileras de plantas podrían estar separadas por una única hilera de acceso lo suficientemente ancha como para que pase un tractor u otro vehículo 602. Utilizando un mecanismo portador 601, se puede cubrir un mayor número de unidades. La Fig. 22 muestra un ejemplo de realización de unidades montadas en un mecanismo portador 601, donde los recolectores 100 están escalonados para tener en cuenta el estrecho espacio entre hileras.

La Fig. 13 muestra una realización alternativa de la presente invención. En esta realización, el recolector 100 está montado sobre un conjunto de carriles 206 dispuestos ortogonalmente entre sí (como se muestra en la Fig. 14). Por consiguiente, el recolector 100 es capaz de moverse hacia arriba/abajo a lo largo de un carril 206, y de lado a lado en el otro carril 206. Esta realización proporciona un grado adicional de libertad de desplazamiento para el recolector 100 en comparación con el brazo 201 montado pivotalmente. Como tal, esta forma de realización puede ser útil en aplicaciones donde se desea una mayor precisión. Sin embargo, una mayor precisión es a expensas de una mayor complejidad y un movimiento más lento.

La Fig. 15 muestra configuraciones alternativas de la realización basada en carriles. En estas realizaciones, se puede montar un único recolector 100 sobre dos carriles 206, proporcionando movimiento en las direcciones X-Y Otras configuraciones muestran un único recolector 100 en un único carril 206; múltiples recolectores 100 en un único carril 206; un único recolector 100 en un carril 206 con múltiples carriles 206; y un conjunto fijo de recolectores 100.

La Fig. 16 muestra una realización alternativa en la que el brazo 201 está montado en una articulación 203 que tiene su eje de rotación paralelo a la dirección de desplazamiento. Con esta configuración, el brazo 201 se mueve verticalmente y oscila de lado a lado como un péndulo. Para mantener el recolector 100 en dirección vertical, lo que permite accionar la extensión 103 en dirección puramente vertical en lugar de diagonal, puede disponerse una segunda articulación en la unión entre el brazo 201 y el recolector 100. La articulación 203 también puede girar 180 grados, de modo que el movimiento del recolector 100 es de adelante hacia atrás.

En otra realización alternativa, las cuchillas 102 se sustituyen por una protuberancia roma 701, o émbolo, que se puede utilizar para deprimir partes de la planta en el suelo. En la realización mostrada en la Fig. 23, la protuberancia 701 está dispuesta junto a la cuchilla 101. Por ejemplo, algunas plantas se propagan con estolones (es decir, corredores) que se extienden desde la base de la planta. Las plantas hijas pueden formarse a partir de los nudos del estolón, que son capaces de desarrollar raíces. Para acelerar este proceso, los viveros tendrán que presionar el nudo en el suelo para permitir el desarrollo de las raíces. Al igual que la eliminación de las flores, este proceso suele realizarse de forma manual. Sin embargo, colocando una protuberancia roma 701 en el extremo de la extensión 103, el dispositivo puede localizar y presionar el estolón.

En el trabajo en el campo, el dispositivo identifica y localiza una flor, inflorescencia o fruto usando el sistema de visión 301, posiciona el recolector 100 usando las órdenes del controlador integrado 300, y retira la flor usando la cortadora 101. Estas acciones se realizan en tiempo real mientras el dispositivo se desplaza por el campo, ya sea por sus propios medios o transportado por un vehículo 602. El brazo 201 permite al recolector 100 moverse de lado a lado a medida que se van encontrando las flores. Por ejemplo, una primera flor puede estar situada en el lado izquierdo del dispositivo. Tras retirar la primera flor y a medida que el dispositivo se desplaza por el campo, puede encontrarse una segunda flor en el lado derecho. El controlador integrado 300, utilizando los datos de posición del brazo 201 del codificador 304 y los datos de ubicación del sistema de visión 301, envía las órdenes al motor 202. El motor 202, a su vez, mueve el recolector 100 del lado izquierdo al lado derecho. Una vez posicionado correctamente en el lado derecho, el accionador 104 extiende la cortadora 101, la flor es arrastrada hacia la cortadora 101 por el efecto del vacío, y las cuchillas 102 cortan la flor de la planta. A continuación, el vacío arrastra la flor cortada a través del conducto de vacío 402 para el almacenamiento. Este proceso se repite a medida que el dispositivo se desplaza por el campo.

Aunque la divulgación se ha descrito en detalle y con referencia a las realizaciones específicas de la misma, será evidente para un experto en la materia que se pueden hacer diversos cambios y modificaciones en la misma sin apartarse del alcance de las realizaciones reivindicadas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo para retirar inflorescencias de una planta cultivada en el campo, que comprende: un recolector (100) que comprende al menos una cortadora (101); un sistema de visión (301) que comprende: un dispositivo de captura de imágenes (302) para capturar datos de imagen de al menos una planta; y un módulo de visión (303) capaz de identificar la inflorescencia en los datos de imagen; y un controlador (300), donde el controlador (300) está configurado para: recibir una ubicación de la inflorescencia del sistema de visión (301); recibir datos de un codificador rotativo (305); dirigir un movimiento del recolector (100) a la ubicación basado en la ubicación de la inflorescencia recibida del sistema de visión (301) y los datos del codificador rotativo (305); y activar la cortadora (101) para eliminar al menos una porción de la inflorescencia.

2. Un dispositivo para deprimir un estolón de una planta cultivada en el campo, que comprende: un émbolo (701); un sistema de visión (301) que comprende: un dispositivo de captura de imágenes (302) para capturar datos de imagen de al menos una planta; y un módulo de visión (303) capaz de identificar el estolón en los datos de la imagen; y un controlador (300), donde el controlador (300) está configurado para: recibir una ubicación del estolón del sistema de visión (301); recibir datos del codificador rotativo (305); dirigir un movimiento del émbolo (701) a la ubicación basado en la ubicación del estolón recibida desde el sistema de visión (301) y los datos del codificador rotativo (305); y accionar el émbolo (701) para deprimir el estolón.

3. El dispositivo de la reivindicación 1 o 2, que comprende además: un brazo (201) que tiene un primer extremo y un segundo extremo, donde el primer extremo se une al recolector (100) o al émbolo (701) y el segundo extremo se une a una articulación pivotante (203), donde el brazo (201) es móvil a lo largo de un plano horizontal sustancialmente paralelo al suelo; una base (204) para soportar la articulación pivotante (203); y un motor (202) conectado al brazo (201) capaz de provocar un movimiento pivotante del brazo (201).

4. El dispositivo de la reivindicación 3, que comprende además: un codificador de posición (304) que proporciona una señal que comprende una posición del brazo (201) en el controlador (300).

5. El dispositivo de la reivindicación 1 o cualquier reivindicación dependiente de la misma, donde el recolector (100) comprende además: una extensión (103) que tiene un primer extremo y un segundo extremo, donde la cortadora (101) está unida al primer extremo; y un accionador (104) para mover la extensión (103) en dirección vertical, donde el accionador (104) recibe una señal del controlador (300)

6. El dispositivo de la reivindicación 5, que comprende además: un conducto de vacío (402) unido al segundo extremo de la extensión (103); y una fuente de vacío conectada al conducto de vacío (402), donde la fuente de vacío suministra una presión de vacío dentro de la cortadora (101).

7. El dispositivo de la reivindicación 1 o cualquier reivindicación dependiente de la misma, donde la cortadora (101) comprende: al menos una cuchilla (102); y un accionador (105) para engranar la cuchilla (102), donde el accionador (105) recibe una señal del controlador (300).

8. El dispositivo de la reivindicación 7, donde la cortadora (101) comprende además: un par de cuchillas curvas (102) montadas sobre un eje común de rotación, donde el accionador (105) hace que las cuchillas (102) giren sobre el eje y se superpongan en un movimiento de corte; o una pluralidad de cuchillas planas (102) dispuestas en un plano común formando una abertura central definida por un borde de la pluralidad de cuchillas (102), donde el accionador (105) provoca que al menos una cuchilla (102) de la pluralidad de cuchillas (102) se mueva hacia la abertura central, provocando un movimiento de corte donde se cruzan las cuchillas (102).

9. El dispositivo de la reivindicación 1 o cualquier reivindicación dependiente de la misma, donde el controlador (300) comprende además un módulo de planificación (302), donde el módulo de planificación (302) determina una trayectoria predeterminada para la cortadora (101) para optimizar la eliminación de inflorescencias.

10. El dispositivo de la reivindicación 1 o cualquier reivindicación dependiente de la misma, que comprende además un segundo sistema de visión (301) para identificar si se ha retirado la flor; y/o que comprende además una cubierta translúcida (501) que rodea al menos una de las plantas, el recolector (100) y el sistema de visión (301) ; y/o comprende además una boquilla pulverizadora (106) para rociar la cortadora (101) con al menos uno de los siguientes productos: fungicida, herbicida o lubricante.

11. El dispositivo de la reivindicación 3 o cualquier reivindicación dependiente de la misma, comprende además: una segunda articulación que tiene un eje común con la articulación pivotante (203), donde la segunda articulación está dispuesta en el brazo (201) entre el primer extremo y el segundo extremo; y un accionador para controlar un movimiento de la segunda articulación.

12. El dispositivo de cualquier reivindicación anterior, que comprende además un conjunto articulado (210) que tiene un primer extremo conectado al recolector (100) y un segundo extremo conectado a una base (204), donde el conjunto articulado (210) provoca el movimiento del recolector (100) o del émbolo (710) en un plano horizontal y en un plano vertical en respuesta a una señal del controlador (300).

13. El dispositivo de la reivindicación 1 o cualquier reivindicación dependiente de la misma, donde: la inflorescencia comprende un fruto; y/o los datos de imagen comprenden datos de apariencia y datos de profundidad.

14. El dispositivo de cualquier reivindicación anterior, que comprende además un sistema de iluminación (502) para iluminar la planta.

15. El dispositivo de cualquier reivindicación anterior, donde el dispositivo es autopropulsado o remolcado por un vehículo.