Diseño y construcción del sistema mecánico de un robot paralelo accionado por cables para la automatización de la siembra, el riego y la inspección de plántulas en semilleros
Este trabajo de grado tiene como prop_osito el redise~no del sistema mec_anico del robot paralelo accionado por cables Agro CableBot utilizado para la automatización de los procesos de siembra, riego e inspección de plántulas en cultivos a pequeña escala. Este trabajo se desarrolló en el semillero d...
- Autores:
-
Buitrago Díaz, José Hernán
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad de Ibagué
- Repositorio:
- Repositorio Universidad de Ibagué
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/5059
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/20.500.12313/5059
- Palabra clave:
- Robot paralelo - Diseño y construcción - Sistema mecánico
Robot paralelo - Automatización
Robot paralelo - Plántulas en semilleros
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Este trabajo de grado tiene como prop_osito el redise~no del sistema mec_anico del robot paralelo accionado por cables Agro CableBot utilizado para la automatización de los procesos de siembra, riego e inspección de plántulas en cultivos a pequeña escala. Este trabajo se desarrolló en el semillero de investigación MECAUTRONIC adscrito al grupo de investigación D+TEC, de la Universidad de Ibagué. El rediseño del sistema mecánico se centró en el análisis estructural de la plataforma _ja, de la plataforma móvil y de los sistemas de poleas y recolección de cables. Se seleccionaron materiales y elementos mecánicos que soportaran las tensiones a las cuales se ven sometidas por el movimiento del robot. Además, se diseñaron e implementaron las funcionalidades de siembra, riego e inspección de plántulas en un semillero compuesto por 64 materas. Para reducir la cantidad de material y el tiempo de impresión 3D, se aplicó la técnica de optimización topológica sin perder las propiedades mecánicas debida a las tensiones que deben soportar en el robot. Finalmente, se presenta un prototipo funcional que permite la automatización de los procesos de siembra, con la implementación de dos mecanismos que permiten seleccionar la cantidad de semillas y la introducción de las mismas en la tierra en una matera; de riego, con el desarrollo de un sistema compuesto por una electro-bomba y electro-válvulas que permite el riego adecuado de las Plántulas; y un sistema de inspección que permite medir la humedad de la tierra y tomar imágenes o vídeos de las plántulas de un semillero. |
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Además, se diseñaron e implementaron las funcionalidades de siembra, riego e inspección de plántulas en un semillero compuesto por 64 materas. Para reducir la cantidad de material y el tiempo de impresión 3D, se aplicó la técnica de optimización topológica sin perder las propiedades mecánicas debida a las tensiones que deben soportar en el robot. Finalmente, se presenta un prototipo funcional que permite la automatización de los procesos de siembra, con la implementación de dos mecanismos que permiten seleccionar la cantidad de semillas y la introducción de las mismas en la tierra en una matera; de riego, con el desarrollo de un sistema compuesto por una electro-bomba y electro-válvulas que permite el riego adecuado de las Plántulas; y un sistema de inspección que permite medir la humedad de la tierra y tomar imágenes o vídeos de las plántulas de un semillero.To reduce the amount of material and the 3D printing time, topological optimization was applied without losing the mechanical properties due to the stresses the robot must withstand. Finally, a functional prototype is presented that enables the automation of sowing processes, implementing two mechanisms that allow for the selection of the seed quantity and their introduction into the soil in a pot; an irrigation system, with the development of a system composed of an electric pump and solenoid valves that allows for adequate watering of the seedlings; and an inspection system that measures soil moisture and takes images or videos of the seedlings in a seedbed.PregradoIngeniero Mecánico1. Introducción.....7 1.1. Motivación y Antecedentes.....7 1.1.1. Motivación.....7 1.1.2. Antecedentes.....7 1.2. Objetivos.....8 1.2.1. Objetivo general.....8 1.2.2. Objetivos específicos.....8 1.3. Estructura del documento.....9 2. Estado del Arte.....10 2.1. Robótica en cultivos agrícolas.....10 2.1.1. Sistemas tradicionales.....11 2.1.2. Sistemas robotizados.....11 2.1.3. Robots accionados por cables.....12 3. Diseño.....14 3.1. Robot AgroCableBot.....14 3.1.1. Plataforma fija.....14 3.1.2. Sistema de poleas.....16 3.1.3. Plataforma móvil.....16 3.1.4. Sistema recolector de cables.....17 3.2. Rediseño del sistema mecánico.....18 3.2.1. Requerimientos de diseño.....18 3.2.2. Plataforma fija.....18 3.2.3. Sistema recolector de cables.....22 3.2.4. Sistema de poleas.....22 3.2.5. Plataforma móvil.....25 3.2.6. Modelado 3D del prototipo propuesto.....27 3.2.7. Sistema electrónico.....28 3.3. Prototipo desarrollado.....29 4. Resultados experimentales.....31 4.1. Movimiento del Efector Final.....31 4.2. Prueba de siembra, riego e inspección.....32 5. Conclusiones y trabajos futuros.....35 5.1. Conclusiones.....35 5.2. Trabajos futuros.....36 Bibliografía.....3842 páginasapplication/pdfBuitrago Díaz, J.H. (2022). Diseño y construcción del sistema mecánico de un robot paralelo accionado por cables para la automatización de la siembra, el riego y la inspección de plántulas en semilleros. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/5059https://hdl.handle.net/20.500.12313/5059spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería Mecánica[Aracil et al., 2006] Aracil, R., Saltaren, R., Sabater, J., and Reinoso, O. (2006). Robots paralelos: M aquinas con un pasado para una rob otica del futuro. Revista iberoamericana de autom atica e inform atica industrial.[Baturone, 2005] Baturone, A. O. (2005). Rob otica: manipuladores y robots m oviles. Marcombo.[Brown et al., 2017] Brown, J., Colombo, K., Salem, L., Jeng, N., Stothers, R., and Lees, S. (2017). Polar coordinate farm bot nal project report. Cal Poly.[Budynas, 2008] Budynas, R. G. (2008). Dise~no en ingenier a mec anica de Shigley. MC Graw Hill.[casatornillos, 2019] casatornillos (2019). Especi caciones y caracter sticas del acero grado 5. casatornillos.com.[Castillo-Garcia et al., 2017] Castillo-Garcia, F., Rea, P., Gonzalez-Rodriguez, A., and Ottaviano, E. (2017). On the design of a 4 degrees-of-freedom pick and place cable suspended parallel manipulator. Int. J. Robot. Autom.(IJRA).[Catal an, 1998] Catal an, J. R. (1998). Silos. Reverte.[Cortes Reyes, 2011] Cortes Reyes, F. (2011). Rob otica, control de robots manipuladores. Editorial: Alfaomega Grupo EDITOR.[Echevarr a Herrera, 2019] Echevarr a Herrera, I. (2019). Modelo de calibraci on para un robot de cables autoinstalable. Biblioteca ETSI Industriales.[Intelligy, 2019] Intelligy (2019). An alisis de topolog a y optimizaci on con solidworks. https://blogs.solidworks.com/.[LOS MONOCULTIVOS and COSA, 2009] LOS MONOCULTIVOS, Y. L. A. and COSA, S. (2009). Monocultivos y agrocombustibles: elementos clave del debate. Indice.[Maquinac, 2015] Maquinac (2015). Maquinas de siembra. Maquinac.[Miermeister et al., 2016] Miermeister, P., L achele, M., Boss, R., Masone, C., Schenk, C., Tesch, J., Kerger, M., Teufel, H., Pott, A., and B ultho , H. (2016). La plandtaforma de moviandiento a gran escala del simulador cablerobot basada en tecnolog a de cable robot. cyberneun.[Peng et al., 2001] Peng, B., Nan, R., Su, Y., Qiu, Y., Zhu, L., and Zhu, W. (2001). Five-hundred-meter aperture spherical telescope project. cambridge.[por AgroSpray and AgroSpray, 2021] por AgroSpray, A. and AgroSpray, A. (2021). Selecci on del cultivo ideal de acuerdo al tipo de suelo. AgroSpray Blog.[Scarfe et al., 2009] Scarfe, A. J., Flemmer, R. C., Bakker, H., and Flemmer, C. L. (2009). Development of an autonomous kiwifruit picking robot. IEEE.[Tafur, 2019] Tafur, B. L. (2019). Control de un robot paralelo comando por cables mediante visi on y mediciones inerciales. Tafur.info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial 4.0 Internacional (CC BY-NC 4.0)https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/Robot paralelo - Diseño y construcción - Sistema mecánicoRobot paralelo - AutomatizaciónRobot paralelo - Plántulas en semillerosRobot paraleloRobot paralelo accionado por cablesRobot agrícolaAutomatización de procesos agrícolasParallel RobotCable-driven parallel robotAgricultural robotAutomation of agricultural processesDiseño y construcción del sistema mecánico de un robot paralelo accionado por cables para la automatización de la siembra, el riego y la inspección de plántulas en semillerosTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TPinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionPublicationORIGINALTrabajo de grado.pdfTrabajo de grado.pdfapplication/pdf47995347https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/71ffd21a-9f36-4ea6-8302-b9457a56ed65/downloade01e1913a19fb0eccd3ee58c6970b0aaMD51Formato de autorización.pdfFormato de autorización.pdfapplication/pdf152699https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/e0df7ec9-e5cb-4d11-9c0a-a4e795aab71e/download76230883a49d991bad8a4ca4ed5acf2eMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8134https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/894d0b5f-259f-4c68-aa09-adb69418f38a/download2fa3e590786b9c0f3ceba1b9656b7ac3MD53TEXTTrabajo de grado.pdf.txtTrabajo de grado.pdf.txtExtracted texttext/plain48262https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/f40cc6eb-1604-42a3-bc96-ba73bab7fa52/download5f72f6a7354962e83d79e835c57720d4MD58Formato de autorización.pdf.txtFormato de autorización.pdf.txtExtracted texttext/plain3705https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/1b365166-253e-4b1c-90e9-f79fd6ae5b2c/download09c65d4b64619da36669a8c2e7c935f5MD510THUMBNAILTrabajo de grado.pdf.jpgTrabajo de grado.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5650https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/405de2e0-e4fc-4482-8080-9335bd3c1d76/download9c1451dc9472c498e439162ff812cfb8MD59Formato de autorización.pdf.jpgFormato de autorización.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg22451https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/9f29c962-c508-42c6-8b0b-6b240f903350/download2c26dddee90fcf863f7298f688fb9c43MD51120.500.12313/5059oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/50592025-08-13 02:26:59.646https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/https://repositorio.unibague.edu.coRepositorio Institucional Universidad de Ibaguébdigital@metabiblioteca.comQ3JlYXRpdmUgQ29tbW9ucyBBdHRyaWJ1dGlvbi1Ob25Db21tZXJjaWFsLU5vRGVyaXZhdGl2ZXMgNC4wIEludGVybmF0aW9uYWwgTGljZW5zZQ0KaHR0cHM6Ly9jcmVhdGl2ZWNvbW1vbnMub3JnL2xpY2Vuc2VzL2J5LW5jLW5kLzQuMC8= |