RO129326B1 - Procedeu şi instalaţie de recoltare robotizată a ciupercilor alimentare şi terapeutice cultivate pe suporturi de creştere de tip sac cu compost - Google Patents

Description

Invenția se referă la un procedeu și la o instalație de recoltare robotizată a ciupercilor alimentare și terapeutice cultivate pe suport germinativ de tip compost, încărcat în saci de plastic termosterilizabili, cu formă cilindrică, prevăzuți cu perforații prin care fructificațiile pot emerge prin suprafața exterioară a sacului. Procedeul și instalația de recoltare robotizată (fig. 1) se referă atât la modul de operare în ansamblu al unui robot portal dublu cu 5 axe comandate numeric, echipat cu doi efectori cu funcționare reciproc coordonată, cât și la principiul funcțional și realizarea constructivă a efectorului de concepție specială ce efectuează operația de recoltare propriu-zisă a fructificațiilor, excluzând complet intervenția operatorilor umani în procesul de producție.

Actual se mai cunosc diverse procedee și instalații de recoltare manuală/ mecanizată/ robotizată a ciupercilor alimentare și terapeutice, care însă fie nu pot fi aplicate în scopul propus, fie prezintă numeroase dezavantaje, întrucât:

- permit recoltarea ciupercilor alimentare sau medicinale cultivate pe suport germinativ de tip compost încărcat în saci de plastic termosterilizabili, cu formă cilindrică, prevăzuți cu perforații prin care fructificațiile pot emerge prin suprafața exterioară a sacului, dar sunt limitate exclusiv la recoltarea manuală a fructificațiilor, prin acțiuni exercitate de către operatori umani;

- permit recoltarea mecanizată/automatizată, prin tăierea individuală sau simultană a mai multor ciuperci alimentare sau terapeutice cu diferite dispozitive de lucru montate pe structuri portante de tip cărucior, dar numai în situația în care ciupercile sunt cultivate exclusiv pe suport germinativ de tip compost distribuit în plan orizontal, pe cadre de lemn, de material plastic sau metalice, cu formă paralelipipedică, neexistând posibilitatea de adaptare a acestor procedee/ sisteme de recoltare la recoltarea fructificațiilor cultivate pe saci de plastic cu formă cilindrică sau de alt tip;

- permit recoltarea mecanizată/automatizată a ciupercilor alimentare sau medicinale prin apucarea și smulgerea individuală a acestora din stratul de compost, cu ajutorul unor efectori de tip sisteme de prehensiune mecanice sau vacuumatice, montate pe structuri portante de tip cărucior simplu/dublu, comandate prin diferite categorii de senzori care permit selectarea după mărime a ciupercilor ce trebuie recoltate, dar numai pentru cazul cultivării ciupercilor exclusiv pe suport germinativ de tip compost distribuit în plan orizontal, pe cadre de lemn sau metalice, cu formă paralelipipedică, și doar pentru tipuri de ciuperci cu formă regulată a fructificației (circulară), neexistând posibilitatea de adaptare a acestor procedee/sisteme de recoltare la recoltarea fructificațiilor cultivate pe saci de plastic cu formă cilindrică sau de alt tip, respectiv, a ciupercilor cu formă neregulată a fructificațiilor.

Documentul US 6109011 A dezvăluie o metodă și o instalație de cultivare și recoltare a ciupercilor. Ciupercile sunt cultivate într-un recipient cilindric cu orificii, și sunt tăiate cu o placă de tăiere ascuțită; aceasta culisează peste suprafața de creștere, iar fructificațiile sunt astfel tăiate. Instalația de recoltare a ciupercilor este alcătuită dintr-un recipient cilindric, pentru susținerea substratului care are o multitudine de orificii pentru creșterea ciupercilor, și o placă de tăiere care culisează sau se rotește, manual sau mecanizat, pe suprafața de creștere. Miezul suprafeței de creștere ar putea să fie gol, unde ar putea să se formeze o altă suprafață de creștere internă, iar recoltarea se va face utilizând un cuțit sau o placă de tăiere. Suprafața de creștere poate să fie plană, dreptunghiulară și cu o placă de tăiere care este îmbinată culisant pe suprafața de creștere.

Documentul JPH 044816 A dezvăluie o instalație de recoltare automată a ciupercilor cultivate în sticle, alcătuită dintr-un conveior cu bandă transportoare, un dispozitiv de prindere și un dispozitiv de tăiere a ciupercilor de tip mandrină.

RO 129326 Β1

Problema tehnică pe care o rezolvă prezenta invenție constă în asigurarea unui pro- 1 cedeu și a unei instalații care să permită recoltarea complet automatizată a ciupercilor alimentare și terapeutice cultivate pe suport germinativ de tip compost, încărcat în saci de plastic 3 termosterilizabili.

Soluția la această problemă constă într-un procedeu și o instalație de recoltare complet 5 automatizată a ciupercilor alimentare și terapeutice cultivate pe suport germinativ de tip compost, încărcat în saci de plastic termosterilizabili, conform revendicărilor independente 1 și 7 3, de formă cilindrică, prevăzuți cu perforații prin care fructificațiile pot emerge prin suprafața exterioară a sacului, în condiții de prezervare a integrității sacilor și, respectiv, de autoadaptare 9 a diametrului activ al efectorului de tăiere a fructificațiilor la variațiile diametrale ale sacilor încărcați cu compost pe lungimea acestora. în scopul evitării deteriorării sacilor și contaminării 11 cu materiale organice a mediului de producție, pe ansamblu, se asigură îndeplinirea tuturor cerințelor necesare menținerii continuității proceselor de producție complet automatizată și, 13 respectiv, excluderii oricărei intervenții a operatorilor umani în astfel de procese de producție.

Procedeul și instalația conform invenției, prezentate înfig. 1, permit recoltarea robotizată 15 a ciupercilor alimentare și terapeutice de pe saci de plastic cu formă cilindrică, prevăzuți cu perforații prin care fructificațiile au emers prin suprafața exterioară a sacului cu ajutorul unui 17 robot portal dublu cu 5 axe comandate numeric, prevăzut cu doi efectori cu acțiune coordonată. Recoltarea robotizată a fructificațiilor se execută pentru fiecare sac în parte, prin acțiuni 19 coordonate ale electorului de manipulare a sacului, și ale efectorului de recoltare ce realizează într-o singură fază de lucru tăierea succesivă a tuturor fructificațiilor de pe un sac, efectorul de 21 recoltare special conceput în acest scop având construcția specifică detaliată în fig. 2, fig. 3 și fig. 4. 23 în ansamblu, procedeul și instalația prezentată în fig. 1 asigură recoltarea robotizată a ciupercilor alimentare și terapeutice de pe sacii de plastic cu formă cilindrică, printr-o 25 succesiune prestabilită de etape și faze ale acestora, și, respectiv, cu participarea mai multor sisteme tehnice. 27

Procesul de recoltare robotizată este precedat de intrarea sacilor de plastic termosterilizabili cu formă cilindrică, prevăzuți cu perforații prin care fructificațiile au emers dincolo de 29 suprafața exterioară a sacului, în zona de lucru a robotului, aceștia fiind transportați câte trei pe palete speciale, echipate cu sisteme de susține a sacilor. 31

După oprirea în poziție determinată a paletei cu saci, într-o primă etapă sacii sunt preluați individual (fig. 1), cu ajutorul efectorului de manipulare, și transportați, prin deplasarea 33 elementelor mobile ale robotului, deasupra unei pâlnii colectoare. După încheierea etapei 1, într-o a doua etapă, efectorul de recoltare a fructificațiilor se deschide la amplitudine maximă, 35 se poziționează prin intermediul culisei robotului la cota maximă pe verticală, corespunzătoare atingerii poziției de început de recoltare, apoi se poziționează prin intermediul căruciorului mobil 37 pe traversa robotului, până în poziția de început de recoltare corespunzătoare aducerii efectorului de recoltare coaxial cu axa sacului cu fructificații și, respectiv, ulterior se închide pentru 39 a aduce lamelele tăietoare în poziția radială determinată pentru începerea tăierii fructificațiilor. După încheierea etapei a doua, într-o a treia etapă se realizează recoltarea propriu-zisă a 41 fructificațiilor, pentru aceasta efectorul de manipulare a sacului fiind menținut la o cotă fixă pe verticală, iar efectorului de recoltare a fructificațiilor fiindu-i imprimată o mișcare de translație 43 pe verticală, în condiții de menținere coaxială a axei centrale a efectorului de recoltare în raport cu axa sacului, recoltarea fiind realizată ca rezultat al acțiunii exercitate de către lamelele 45 tăietoare cu care este echipat efectorul de recoltare asupra corpurilor fructificațiilor. După încheierea etapei a treia, într-o a patra etapă efectorul de recoltare ajuns în poziția finală de 47 recoltare, aflată sub nivelul suprafeței inferioare plane a sacului cilindric, se poziționează mai

RO 129326 Β1 întâi pe orizontală și apoi pe verticală, până în poziția de așteptare a începerii unui nou ciclu de lucru și, respectiv, într-o a cincea etapă, sacul de pe care au fost recoltate fructificațiile, susținut de către efectorul de manipulare a sacilor, este poziționat pe verticală, la cota de transport, și apoi transportat prin deplasare simultană a elementelor mobile în plan orizontal ale robotului, deasupra unei navete de colectare a sacilor de pe care s-au recoltat fructificațiile, în vederea stocării temporare centralizate și, ulterior, evacuării automate a acestora din sistemul de producție robotizată.

Considerând atât ciclurile de transport al sacului, cât și ciclurile de poziționare necesare pentru elementele mobile ale robotului pe parcursul tuturor celor cinci etape descrise anterior, procesul de recoltare a ciupercilor de pe un sac durează în total circa 30 s.

Procesul de recoltare robotizată a fructificațiilor de pe sacii de plastic cilindrici este condiționat în mod esențial de modul de realizare și funcționare specifică a efectorului de recoltare a fructificațiilor, prezentat ca realizare de ansamblu în fig. 2, și caracterizat prin detaliile de execuție prezentate în fig. 3 și fig. 4.

Efectorul de recoltare a fructificațiilor are un sistem de acționare electrică, fig. 2, ce permite obținerea unei mișcări de translație a două elemente port-bacuri. pe care sunt montate două bacuri semicircular-poligonale, fiecare bac având conturul semicircular-poligonal realizat printr-o reuniune de mai multe suprafețe plane/fațete, pe fiecare fațetă fiind montate lamelele tăietoare ce realizează tăierea fructificațiilor de pe sac. în poziție închisă a efectorului de recoltare, cele două bacuri semicircular-poligonale reunite formează un contur circular-poligonal închis, circumscris exterior conturului circular definit de suprafața cilindrică exterioară a sacului de plastic pe care au emers fructificațiile de recoltat (fig. 1). Numărul de fațete ale bacurilor/laturi ale conturului circular-poligonal închis și pasul unghiular de dispunere a fațetelor pe cele două bacuri semicircular-poligonale (fig. 2 și fig. 3) este egal cu numărul și pasul unghiular de dispunere a generatoarelor suprafeței cilindrice exterioare a sacului pe care sunt executate perforațiile prin carefructificațiile emerg la suprafața sacului, ca urmare, fațetele bacurilor/laturile conturului circular-poligonal determinat de cele două bacuri și, implicit, lamelele tăietoare montate pe acestea având, în plan orizontal, o dispunere unghiulară identică cu dispunerea circulară a perforațiilor executate pe suprafața exterioară a sacul de plastic. Fiecare fațetă a conturului circular-poligonal determinat de cele două bacuri (fig. 2 și fig. 3) este materializată printr-o suprafață plană, dispusă înclinat față de axa centrală a efectorului de recoltare, astfel încât să permită (fig. 4) montarea pe aceasta a unor module de glisare ce permit deplasarea pe o direcție radială a sacului, dar, totodată, înclinată față de axa longitudinală a sacului, a unor lamele tăietoare dispuse în plane verticale (paralele cu generatoarele suprafeței cilindrice exterioare a sacului), mișcarea de translație executată pe direcție radială de către fiecare lamelă tăietoare permițând compensarea, în anumite limite, a variațiilor dimensionale diametrale crescătoare/descrescătoare ale sacului pe lungimea acestuia, fără a afecta dispunerea verticală a elementelor tăietoare (ce se mențin paralele cu suprafața exterioară a sacului) sau capacitatea tăietoare a acestora. Pentru prevenirea posibilități de sfâșiere a sacilor din plastic de către lamelele tăietoare, efectorul de recoltare este astfel conceput încât lamelele tăietoare să nu intre în contact direct cu suprafața sacului, acestea fiind menținute la o distanță constantă față de suprafața exterioară a sacului prin intermediul unor patine de glisare, în paralel cu menținerea constantă a acestei distanțe fiind asigurată și posibilitatea de autoadaptare a poziției radiale a lamelelor tăietoare în raport cu axa longitudinală a sacului, corespunzător variațiilor dimensionale diametrale ale suprafeței exterioare cilindrice a sacului.

RO 129326 Β1 în ansamblu, procedeul și instalația de recoltare robotizată a ciupercilor alimentare și 1 terapeutice cultivate pe suport germinativ de tip compost încărcat în saci de plastic termosterilizabili, cu formă cilindrică, conform invenției, prezintă următoarele avantaje: 3

- permit recoltarea simultană a tuturor ciupercilor alimentare și terapeutice cultivate pe saci de plastic cu formă cilindrică (fig. 1), asigurând o creștere radicală a productivității operației 5 de recoltare a ciupercilor în raport cu metodele cunoscute, de recoltare manuală individuală a acestora; Ί

- asigură posibilitatea realizării complet automatizate a operației de recoltare a ciupercilor de pe sacii cu formă cilindrică (fig. 1), creând astfel posibilitatea realizării acestei 9 operații în incinte sterile, din care se exclude total intervenția operatorilor umani în procesul de producție, prin aceasta evitându-se contaminarea ciupercilor alimentare și terapeutice, și 11 asigurându-se siguranța alimentară și terapeutică a produselor obținute printr-un astfel de proces de recoltare; 13

- având în vedere faptul că sacii din plastic pot fi deteriorați/sfâșiați dacă lamelele tăietoare ale efectorului de recoltare intră în contact direct cu aceștia, prin concepția sa 15 specifică (fig. 2, fig. 3 și fig. 4), efectorul de recoltare asigură realizarea operației de recoltare a fructificațiilor în condiții de evitare a riscurilor de agățare/sfâșiere a sacilor de către lamelele 17 tăietoare, fiecare lamelă tăietoare 12, fig. 4, fiind prevăzută cu patine de alunecare 11 care previn contactul direct al acesteia cu sacul și, totodată, asigură menținerea unei distanțe 19 constante între aceasta și suprafața cilindrică exterioară a sacului;

- având în vedere faptul că sacii din plastic sunt deformabili și, ca urmare, pot avea 21 variații de diametru pe lungime, prin concepția sa specifică (fig. 2, fig. 3 și fig. 4) efectorul de recoltare asigură realizarea operației de recoltare a fructificațiilor în condiții de autoadaptare a 23 poziției radiale a lamelelor tăietoare în raport cu axa longitudinală a sacului, fiecare lamelă tăietoare 12, fig. 4, fiind dispusă pe câte un modul de glisare radială 9, astfel încât, în paralel 25 cu păstrarea unei distanțe constante față de suprafața exterioară a sacului, se permite și deplasarea pe direcție radială sacului a lamelelor tăietoare, efectorul putându-se astfel adapta, 27 în anumite limite, variațiilor de diametru ale sacilor, fără a se afecta capacitatea de tăiere a lamelor sau, respectiv, a putea surveni deteriorarea sacului; 29

- prin evitarea deteriorării sacilorși, respectiv, auto-adaptabilitatea funcționării efectorului de recoltare la variațiile diametrale ale sacului, se asigură atât continuitatea operațiilor de 31 recoltare robotizată (chiar și în condiții de existență a unor variații diametrale ale sacilor), cât și prezervarea sterilă a mediului de producție complet automatizat, datorită evitării posibilității 33 de apariție a unor întreruperi ale ciclului de producție provocate de tăierea/sfâșierea sacilor și împrăștierea compostului în mediul de producție, situații ce ar necesita în mod implicit 35 întreruperea producției și desfășurarea unor acțiuni de decontaminare, posibil a fi realizate numai prin intervenția operatorilor umani. 37

Ansamblul general al instalației de recoltare robotizată a ciupercilor, conform invenției, fig. 1, asigură, prin intermediul unui robot portal dublu cu 5 axe comandate numeric, prevăzut 39 cu doi efectori cu acțiune coordonată, recoltarea robotizată a ciupercilor alimentare și terapeutice de pe sacii de plastic cu formă cilindrică, prevăzuți cu perforații prin care fructificațiile 41 au emers prin suprafața exterioară a sacului, și include: sacul din plastic, cu formă cilindrică, prevăzut cu perforații prin care fructificațiile au emers prin suprafața exterioară a sacului 1, efec- 43 torul de manipulare a sacului, de tip sistem de prehensiune cu 3 bacuri în mișcare de translație, cu acționare electrică 2, sistemul de poziționare pe verticală a efectorului care manipulează 45 sacul de tip culisă mobilă 3, corespunzătoare axei Z1 a robotului, sistemul de poziționare (transversală) a culisei mobile pe axa Z1 și, implicit, a sacului manipulat, prin intermediul căruciorului 47

RO 129326 Β1 mobil pe traversă 4, corespunzător axei Y1 a robotului, sistemul de poziționare longitudinală în plan orizontal a traversei și, implicit, a sacului manipulat, prin intermediul săniilor mobile 5.1 și 5.2 corespunzătoare axei X a robotului, efectorul de recoltare a fructificațiilor de pe sacul de plastic, de tip sistem de prehensiune cu 2 bacuri în mișcare de translație, cu acționare electrică 6, sistemul de poziționare pe verticală a efectorului de recoltare, de tip culisă mobilă 7, corespunzătoare axei Z2 a robotului, și, respectiv, sistemul de poziționare (transversală) a culisei mobile pe axa Z2 a robotului, și, implicit, a efectorului de recoltare, prin intermediul căruciorului mobil pe traversă 8, corespunzător axei Y2 a robotului.

Ansamblul parțial al efectorului de recoltare a fructificațiilor de pe sacul de plastic în stare asamblată și, respectiv, modul de fixare a acestuia pe culisa mobilă pe axa Z2 sunt prezentate în fig. 2, în cadrul acesteia fiind evidențiate: culisa 7 mobilă pe axa Z1 a robotului, sistemul de legătură dintre efector și culisă, realizat din elementele structurale modulare 9 și 10, sistemul de acționare electrică 11a efectorului. elementele port-bacuri 12 în mișcare de translație, bacurile semicircular-poligonale 13 atașate pe cele două elemente port-bacuri și, respectiv, lamelele tăietoare 14 atașate prin intermediul unor module de culisare 15 celor două bacuri.

Ansamblul parțial explodat al efectorului de recoltare a fructificațiilor este prezentat în fig. 3, în cadrul acesteia fiind evidențiate: sistemul de acționare electrică 11a efectorului, un element port-bac dezasamblat 12, un bac semicircular-poligonal dezasamblat 13, pe care sunt vizibile fațetele pe care se montează unitățile modulare de tăiere, lamelele tăietoare 14, modulele de culisare 15 care permit deplasarea radială a lamelelor tăietoare, patinele de alunecare 16 atașate plăcuțelor tăietoare, piesele de legătură de tip prismă triunghiulară 17, pentru montarea lamelelor tăietoare în poziție verticală, șuruburile 18 de fixare a plăcuțelor tăietoare de piesele intermediare, piesele de legătură 19 dintre patinele de alunecare, tijele cilindrice 20 atașate pieselor de legătură dintre patinele de alunecare, arcurile de compresiune 21 montate pe tije și, respectiv, piesele cu alezaj cilindric 22 fixate pe fațetele de pe bacurile semicirculare.

Ansamblul parțial al unei unități modulare de tăiere în stare asamblată (așa cum se montează pe bacurile efectorului de recoltare a fructificațiilor) este prezentat în fig. 4, în cadrul acestuia fiind evidențiate: lamelele tăietoare 14, atașate bacurilor, modulele de culisare 15, care permit deplasarea radială a lamelelor tăietoare, patinele de alunecare 16, atașate plăcuțelor tăietoare, piesele de legătură de tip prismă triunghiulară 17, pentru montarea lamelelor tăietoare în poziție verticală, șuruburile 18 de fixare a plăcuțelortăietoare de piesele intermediare, piesele de legătură 19, dintre patinele de alunecare și modulele de culisare, tijele cilindrice 20, atașate pieselor de legătură cu patinele de alunecare, arcurile de compresiune 21, montate pe tije și, respectiv, piesele cu alezaj cilindric 22, fixate pe fațetele de pe bacurile semicirculare.

în continuare se prezintă un mod de realizare a invenției.

Procedeul și instalația prezentată în fig. 1 permit recoltarea robotizată a ciupercilor alimentare și terapeutice de pe saci de plastic cu formă cilindrică 1, prevăzuți cu perforații prin carefructificațiile au emers prin suprafața exterioară a sacului cu ajutorul unui robot portal dublu cu 5 axe comandate numeric, prevăzut cu doi efectori cu acțiune coordonată. Recoltarea robotizată a fructificațiilor se execută pentru fiecare sac în parte prin acțiuni coordonate ale efectorului de manipulare a sacului 2 și a efectorului de recoltare 6, ce realizează într-o singură fază de lucru tăierea tuturor fructificațiilor de pe un sac, efectorul de recoltare special conceput în acest scop având o construcție specifică detaliată în fig. 2, fig. 3 și fig. 4. în ansamblu, procedeul și instalația prezentată în fig. 1 asigură recoltarea robotizată a ciupercilor alimentare și terapeutice de pe sacii de plastic cu formă cilindrică, prin parcurgerea următoarelor etape/faze, și, respectiv, cu participarea următoarelor echipamente și sisteme tehnice:

- sacii de plastic termosterilizabili cu formă cilindrică 1, cu diametru de circa 300 mm și lungime de circa 600 mm, având o capacitate utilă de umplere de circa 20...25 kg, prevăzuți cu perforații rotunde de circa 5 mm în diametru, distribuite uniform pe verticală, la distanțe de circa

RO 129326 Β1

100 mm, prin care fructificațiile au emers dincolo de suprafața exterioară a sacului, intră în zona 1 de lucru a robotului, fiind transportați câte trei pe palete speciale, echipate cu sisteme de susținere a sacilor; 3

- după oprirea în poziție determinată a paletei echipate cu sisteme de susținere a sacilor, într-o primă etapă sacii 1 sunt preluați individual (fig. 1), cu ajutorul efectorului de manipulare 5 2 montat pe culisa 3 deplasabilă pe axa Z1 a robotului portal, și sunt transportați, prin deplasarea elementelor mobile ale robotului pe axele Y1 și X 4, respectiv, 5.1 și 5.2, deasupra unei 7 pâlnii colectoare;

- după încheierea etapei 1 de poziționare a sacului, realizată de către efectorul de 9 manipulare 2, într-o a doua etapă, cu mai multe faze, în faza 1 efectorul de recoltare a fructificați! lor 6 se deschide la amplitudine maximă de circa 200 mm, apoi în faza 2 se poziționează 11 mai întâi prin intermediul culisei 7 mobile pe axa Z2 a robotului, la cota maximă pe verticală, corespunzătoare atingerii poziției de început de recoltare, aflată la circa 50 mm deasupra 13 suprafeței superioare plane a sacului cilindric, apoi în faza 3 se poziționează prin intermediul căruciorului 8 mobil pe axa Y2 a robotului, până în poziția de început de recoltare cores- 15 punzătoare aducerii efectorului de recoltare coaxial cu axa sacului cu fructificații, și, respectiv, în faza 4 se închide pentru a aduce lamelele tăietoare în poziția radială determinată pentru 17 începerea tăierii fructificațiilor;

- după încheierea etapei 2 de poziționare pe axele Z2 și Y2 și închidere a efectorului de 19 recoltare a fructificațiilor 6, într-o a treia etapă se realizează recoltarea propriu-zisă a fructificațiilor, pentru aceasta efectorul 2 de manipulare a sacului fiind menținut la o cotă fixă pe axa 21 Z1, iar efectorului de recoltare a fructificațiilor 6 fiindu-i imprimată o mișcare de translație pe verticală prin intermediul culisei 7 mobile pe axa Z2 a robotului, pe o cursă de circa 700 mm, 23 în condiții de menținere coaxială a axei centrale a efectorului de recoltare în raport cu axa sacului, recoltarea fiind realizată ca rezultat al acțiunii exercitate de către lamelele tăietoare cu 25 care este echipat efectorul de recoltare asupra corpurilor fructificațiilor;

- după încheierea etapei 3 de recoltare a fructificațiilor, într-o a patra etapă, efectorul de 27 recoltare 6 ajuns în poziția finală de recoltare, aflată la circa 50 mm sub nivelul suprafeței inferioare plane a sacului cilindric, se poziționează mai întâi prin intermediul căruciorului 8 mobil 29 pe axa Y2, și apoi al culisei 7 mobile pe axa Z2 a robotului, până în poziția de așteptare a începerii unui nou ciclu de lucru; 31

- după încheierea etapei 4 de poziționare a efectorului de recoltare a fructificațiilor în poziția de așteptare a începerii unui nou ciclu de lucru, într-o a cincea etapă, în faza 1, sacul 33 1, de pe care au fost recoltate fructificațiile, susținut de către efectorul de manipulare 2, este poziționat pe verticală la cota de transport prin intermediul culisei 3 deplasabile pe axa Z1 a 35 robotului portal și, ulterior, în faza 2, este transportat, prin deplasare simultană a elementelor mobile ale robotului, pe axele Y1 și X, 4, respectiv, 5.1 și 5.2, deasupra unei navete de colec- 37 tare a sacilor de pe care s-au recoltat fructificațiile, în vederea stocării temporare centralizate și, ulterior, evacuării automate a acestora din sistemul de producție robotizată; 39

- considerând atât ciclurile de transport al sacului, cât și ciclurile de poziționare necesare pentru elementele mobile ale robotului pe parcursul tuturor celor cinci etape și faze subincluse 41 acestora descrise mai sus, procesul de recoltare a ciupercilor de pe un sac durează în total circa 30 s. 43

Modul de realizare și funcționare specifică a efectorului de recoltare a fructificațiilor special adaptate operației de recoltare robotizată a ciupercilor de pe saci de plastic este 45 prezentat în fig. 2, fig. 3 și fig. 4:

- efectorul de recoltare a fructificațiilor 6, cu realizarea de ansamblu prezentată în fig. 2, 47 și detaliile de execuție prezentate în fig. 3 și fig. 4, se montează și se rigidizează în raport cu culisa 7, fig. 2, prin intermediul a două elemente structurale modulare 9, respectiv, 10, și are un 49

RO 129326 Β1 sistem de acționare electrică 11 alimentat la 24 V, ce permite obținerea unei mișcări de translație de circa 200 mm a două elemente port-bacuri 12, pe care sunt montate două bacuri semicircular poligonale 13, flecare bac având conturul semicircular-poligonal realizat printr-o reuniune de 8 suprafețe plane/fațete;

- în poziție închisă a electorului de recoltare (fig. 1), cele două bacuri semicircular-poligonale reunite formează astfel un contur circular-poligonal complet închis cu 16 laturi, având diametrul cercului înscris interior poligonului de circa 310 mm, concentric cu cercul definit de suprafața cilindrică exterioară a sacului de plastic, cu un diametru de circa 300 mm, pe care au emers fructificațiile de recoltat. Numărul de fațete ale bacurilor/laturi ale conturului circular-poligonal închis (16 fațete) și pasul unghiular de dispunere a fațetelor pe cele două bacuri semicircular-poligonale 13 (fig. 2 și fig. 3) sunt egale cu numărul și pasul unghiular de dispunere a generatoarelor suprafeței cilindrice exterioare a sacului pe care sunt executate perforațiile prin care fructificațiile emerg la suprafața sacului, ca urmare, cele 16 fațete ale bacurilor/laturi ale conturului circular-poligonal determinat de cele două bacuri 13 și, implicit, cele 16 lamele tăietoare 14 montate pe acestea, având în plan orizontal o dispunere unghiulară identică cu dispunerea unghiulară a celor 16 generatoare ale suprafeței exterioare a sacul de plastic pe care sunt executate perforațiile;

- fiecare fațetă a conturului circular-poligonal determinat de cele două bacuri 13 (fig. 2 și fig. 3) este materializată printr-o suprafață plană, dispusă înclinat la un unghi de 45° față de axa centrală a efectorului de recoltare, astfel încât să permită (fig. 4) montarea pe aceasta a părții fixe a modulelor de glisare 15 în raport cu care partea mobilă a acestora se poate deplasa pe direcție radială sacului;

- fiecare lamelă tăietoare 14 (fig. 3 și fig. 4) este atașată părții mobile a modulelor de glisare 15 prin intermediul unei piese de legătură de tip prismă triunghiulară 17, și a două șuruburi de fixare 18 astfel încât să se permită pe de o parte montarea lamelelor tăietoare 14 în plane verticale (paralele cu generatoarele suprafeței cilindrice exterioare a sacului), iar pe de altă parte, să se asigure menținerea poziției verticale de tăiere a lamelelor în timpul deplasării radiale a acestora pe direcția axei longitudinale a modulelor de glisare 15, înclinată la un unghi de 45° în raport cu axa centrală a efectorului;

- pe fiecare lamelă tăietoare 14 (fig. 4) sunt atașate, prin patru șuruburi de fixare, câte două patine de alunecare 16, prin intermediul cărora se asigură menținerea lamelelor tăietoare 14 ale efectorului de recoltare într-o dispoziție radial-diametrală echidistantă în raport cu suprafața exterioară cilindrică a sacului, astfel încât în timpul deplasării în mișcare de translație pe verticală a efectorului de recoltare (pe direcția axei longitudinale a sacului) se previne intrarea în contact direct cu suprafața sacului a lamelelor tăietoare 14, acestea fiind menținute la o distanță constantă față de suprafața exterioară a sacului, egală cu raza de circa 5 mm a porțiunii cilindrice liniare a patinelor de alunecare 16;

- ansamblului parțial (fig. 4), format de lamela tăietoare 14, având atașate patinele de alunecare 16, i se asociază, prin intermediul altor două șuruburi, o a doua piesă de legătură 19, ce are atașată pe ea tija de ghidare 20, mobilă printr-o piesă cu alezaj cilindric 22, fixată pe fațeta plană a bacului semicircular;

- sub acțiunea forței exercitate de arcul de compresiune 21, lamela tăietoare 14 și patinele de alunecare 16, atașate piesei de legătură 19, sunt menținute continuu sub acțiunea unei forțe orientate pe direcție radială, dinspre piesa cu alezaj cilindric 22, fixată pe bacul semicircular, către axa centrală a efectorului de recoltare;

RO 129326 Β1

- acțiunea forței exercitate de arcul de compresiune 21 permite atât menținerea continuă 1 a patinelor de alunecare 16 în contact cu suprafața cilindrică exterioară a sacului și, deci, implicit păstrarea unei distanțe constante, egale cu raza porțiunii cilindrice liniare a patinelor de 3 alunecare 16 între lamela tăietoare 14 și suprafața cilindrică exterioară a sacului, indiferent de variațiile diametrului acesteia, cât și posibilitatea de autoadaptare a poziției radiale a lamelelor 5 tăietoare 14 în raport cu variațiile dimensionale diametrale ale suprafeței exterioare a sacului, astfel încât prin intermediul unităților modulare de glisare 15 se pot compensa, în anumite limite 7 (de circa ± 30 mm), creșterile/descreșterile diametrului nominal (de circa 300 mm) al sacului pe lungimea acestuia, fără a fi afectată dispunerea paralelă a elementelor tăietoare în raport cu 9 suprafața exterioară a sacului.

Toate componentele specifice și standardizate ale efectorului de recoltare sunt realizate 11 din oțel inoxidabil, în vederea respectării normelor de siguranță alimentară. Reascuțirea lamelelor tăietoare sau înlocuirea, după caz, a acestora se face după aproximativ 1000 h de 13 funcționare, iar modulele standardizate de glisare nu necesită gresare sau alte activități de întreținere, deoarece au suprafețele de glisare placate cu materiale cu proprietăți antifricțiune. 15 Procedeul și instalația de recoltare robotizată a ciupercilor sunt special destinate integrării în sisteme de producție complet automatizate, ce exclud complet intervenția 17 operatorilor umani în mediul de producție. Procedeul și instalația descrisă în brevet pot avea aplicare industrială atât prin integrarea acestora în instalații complet automatizate de cultivare 19 a ciupercilor, de tipul celei prezentate în brevetul de invenție RO 123132, cât și pentru dezvoltarea unor aplicații robotizate de sine stătătoare, de tip celulă de producție flexibilă, robotizată, 21 utilizabile în același scop (recoltare robotizată a ciupercilor alimentare și terapeutice, cultivate pe suport germinativ de tip compost încărcat în saci de plastic cilindrici, cu perforații prin care 23 fructificațiile emerg la suprafața acestora). în acest sens un exemplu de aplicare industrială a invenției este prezentat în fig. 5, suplimentar procedeului și instalației conform invenției, 25 structura completă a celulei de producție flexibilă robotizată incluzând și o serie de alte sisteme tehnice necesare realizării unor funcții complementare, aferente automatizării complexe a 27 fluxurilor de producție în care acestea se integrează.

în cadrul celulei de producție flexibilă prezentate în fig. 5, recoltarea robotizată a 29 ciupercilor se face prin aplicarea procedeului și cu ajutorul instalației realizate conform invenției, care include un robot portal dublu cu 5 axe comandate numeric, prevăzut cu doi efectori, ce 31 realizează recoltarea succesivă a fructificațiilor de pe fiecare sac în parte, prin acțiuni coordonate ale efectorului de manipulare a sacului și a efectorului de recoltare, efectorul de 33 recoltare executând într-o singură fază de lucru tăierea tuturor fructificațiilor de pe un sac.

Sacii de plastic termosterilizabili cu formă cilindrică, prevăzuți cu perforații prin care 35 fructificațiile au emers dincolo de suprafața exterioară a sacului, se introduc în celula de producție flexibilă, transportați, câte trei, pe palete speciale 23, echipate cu sisteme de susține 37 a sacilor, prin intermediul transportorului fix 24, al transportorului rotativ 25 și, în final, al transportorului fix 26, cu role antrenate, a cărui porțiune finală se află în spațiul de lucru al robotului 39 portal dublu cu 5 axe comandate numeric 27, și, respectiv, conține un sistem senzorial și de indexare a paletei, pentru determinarea precisă și confirmarea atingerii poziției finale a paletei 41 corespunzătoare începerii ciclului de lucru al robotului.

După oprirea în poziție determinată a paletei cu saci 23 pe transportorul fix 26 în spațiul 43 de lucru al robotului, sacii sunt preluați individual cu ajutorul efectorului de manipulare al robotului 27, și transportați, prin deplasarea elementelor mobile ale acestuia, deasupra unor 45 pâlnii colectoare 28. La încheierea etapei de poziționare a sacului, efectorul de recoltare a fructificațiilor se deschide la amplitudine maximă, se poziționează prin intermediul elementelor 47

RO 129326 Β1 mobile ale robotului la cota maximă pe verticală și, respectiv, coaxial cu axa sacului cu fructificații, corespunzător poziției de început de recoltare și, respectiv, ulterior se închide pentru a aduce lamelele tăietoare în poziția radială determinată pentru începerea tăierii fructificațiilor. După încheierea etapei de poziționare a efectorului de recoltare, se realizează operația de recoltare propriu-zisă a fructificațiilor, pentru aceasta efectorul de manipulare a sacului fiind menținut la o cotă fixă pe verticală, iar efectorului de recoltare a fructificațiilor fiindu-i imprimată o mișcare de translație pe verticală, în condiții de menținere coaxială a axei centrale a efectorului de recoltare în raport cu axa sacului, recoltarea fiind realizată ca rezultat al acțiunii exercitate de către lamelele tăietoare, cu care este echipat acest efector, asupra corpurilor fructificațiilor de pe sacul de plastic. După încheierea recoltării fructificațiilor, efectorul de recoltare ajuns în poziția finală de recoltare, aflată sub nivelul suprafeței inferioare plane a sacului cilindric, se poziționează mai întâi pe orizontală și apoi pe verticală, până în poziția de așteptare a începerii unui nou ciclu de lucru. După încheierea etapei de recoltare a fructificațiilor, sacul de pe care au fost recoltate fructificațiile, susținut de către efectorul de manipulare a sacilor, este poziționat pe verticală la cota de transport, și apoi transportat, prin deplasare simultană a elementelor mobile în plan orizontal ale robotului, deasupra unei navete 29 de colectare a sacilor de pe care s-au recoltat fructificațiile, în vederea stocării temporare centralizate și, ulterior, evacuării automate a acestora din sistemul de producție robotizată, prin intermediul sistemelor de transportoare fixe 30,31 și rotative 32 cu role antrenate. Considerând atât ciclurile de transport al sacului, cât și ciclurile de poziționare necesare pentru elementele mobile ale robotului pe parcursul tuturor etapelor descrise anterior, procesul de recoltare a ciupercilor de pe un sac durează în total circa 30 s.

Claims (5)

Revendicări 1

1. Procedeu de recoltare robotizată a ciupercilor alimentare și terapeutice cultivate pe 3 suport germinativ de tip compost încărcat în saci de plastic termorezistibili, de formă cilindrică, caracterizat prin aceea că, pentru recoltarea fructificațiilor, se utilizează un robot portal dublu 5 cu 5 axe comandate numeric, echipat cu doi efectori cu funcționare coordonată, primul efector fiind destinat susținerii și manipulării sacului cu fructificații, iar cel de-al doilea fiind destinat 7 realizării operației de recoltare propriu-zisă a fructificațiilor, unde în prima etapă are loc preluarea și transportul sacilor deasupra pâlniei colectoare, în a doua etapă efectorul de recoltare a 9 fructificațiilor se deschide la amplitudine maximă, în etapa a treia se realizează recoltarea propriu-zisă a fructificațiilor, prin mișcarea de translație pe verticală a efectorului, în etapa a 11 patra efectorul de recoltare revine în poziția de așteptare, pentru începerea unui nou ciclu, iar în etapa a cincea are loc evacuarea sacului de pe care s-au recoltat fructificațiile. 13

2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că în etapa a treia, de recoltare propriu-zisă a fructificațiilor, mișcarea de translație a efectorului de recoltare pe 15 direcția axei longitudinale a sacului cu fructificații se realizează cu menținerea elementelor tăietoare într-o dispunere radială în raport cu suprafața cilindrică exterioară a sacului. 17

3. Instalație de recoltare robotizată a ciupercilor alimentare și terapeutice cultivate pe suport germinativ de tip compost încărcat în saci de plastic termorezistibili (1), de formă 19 cilindrică, cu lame tăietoare, caracterizată prin aceea că aceasta cuprinde un robot portal dublu cu 5 axe comandate numeric (27), echipat cu doi efectori (2, 6) cu funcționare coordo- 21 nată, primul efector (2) fiind destinat susținerii și manipulării sacului cu fructificații (1), acesta fiind transportat prin deplasarea elementelor mobile ale efectorului (2) deasupra unor pâlnii 23 colectoare (28), iar cel de-al doilea efector (6) fiind destinat realizării operației de recoltare propriu-zisă a fructificațiilor, prin deschiderea efectorului (6) la amplitudine maximă, și pozițio- 25 narea acestuia la poziția de început de recoltare, efectorul (6) fiind închis pentru a aduce lamelele tăietoare în poziție radială, concomitent cu imprimarea unei mișcări de translație pe 27 verticală, lamelele (14) tăind fructificațiile de pe sacul de plastic, după care, cu efectorul de manipulare, sacul este transportat la o navetă de colectare (29) și, ulterior, evacuat. 29

4. Instalație de recoltare conform revendicării 3, caracterizată prin aceea că efectorul (6) este montat pe o culisă (7) prin intermediul a două elemente structurale (9, 10), are un sis- 31 tem de acționare electrică (11) alimentat la 24 V, ce permite obținerea unei mișcări de translație a două elemente port-bacuri (12) pe care sunt montate două bacuri semicircular-poligonal (13) 33 cu 16 laturi ce au montate lamele tăietoare (14) care sunt atașate părții mobile a modulelor de glisare (15), prin intermediul unui element de legătură de tip prismă triunghiulară (17), și a două 35 șuruburi de fixare (18).

5. Instalație de recoltare, conform revendicării 4, caracterizată prin aceea că efectorul 37 de recoltare (6) are montate câte două patine de alunecare (16), pentru menținerea unei distanțe constante față de suprafața cilindrică exterioară a sacului (1). 39