I robot raccoglitori possono rendere più economico l’asparago verde

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Prodotto
DLS Attuatore lineare con cuscinetti a gola a V
Processo
Automazione
I robot raccoglitori possono rendere più economico l’asparago verde

“Perché gli asparagi sono tra gli ortaggi più cari d’Europa? Perché chi effettua la raccolta deve faticosamente staccare ogni gambo singolarmente. L’uso di un robot potrebbe rivoluzionare il metodo di raccolta ed è proprio quello che si prefiggono gli ingegneri presso il Bremen Centre for Mechatronics (BCM) con la nuova unità robotizzata. Si tratta di una macchina che utilizza attrezzi per la raccolta montati su guide di precisione di HepcoMotion”.

– uno specialista nei sistemi di guida lineari.

 

Gli asparagi sono sempre più richiesti dai consumatori inglesi e gli agricoltori in primavera sono sottoposti a pressioni sempre maggiori, in quanto devono

raccogliere enormi quantità di prodotti in un breve arco di tempo: secondo le stime del Federal Bureau for Statistics, nel 2015 sono state raccolte ben 112.100 tonnellate di asparagi. Il lavoro nei campi è arduo e i lavoratori devono tagliare ogni singolo stelo. Non c’è quindi da meravigliarsi che gli agricoltori riscontrino sempre maggiori difficoltà a trovare personale disposto alla raccolta a causa della bassa retribuzione. Di riflesso questo determina un alto prezzo di mercato per gli asparagi.

L’automazione è particolarmente ambita e già attuata per la coltivazione degli asparagi. Sono infatti diversi gli approcci tecnologici finora impiegati, tuttavia nessuna macchina è stata finora in grado di sostituire una persona nella raccolta. Consapevole di questa necessità, è nato il progetto Garotics, per la realizzazione di un sistema di raccolta robotizzata degli asparagi verdi. Al progetto collaborano il Bremen Centre for Mechatronics (BCM), il produttore della macchina confezionatrice Strauss di Buxtehude e l’azienda agricola inglese C. Wright & Son.

 

Il robot utilizza un sistema basato su telecamere per identificare gli steli degli asparagi maturi e pronti per essere raccolti
La base del robot raccoglitore è costituita da un telaio con quattro ruote a trazione anteriore. Al centro, tra le ruote anteriori, si trova il sistema di telecamere, che riprende gli steli degli asparagi verdi. Diversamente dagli asparagi bianchi, la specie verde cresce in superficie. Il software di elaborazione fotografica identifica quindi gli steli maturi. “Non avrebbe senso costruire una macchina di tipo “tosaerba” che falciasse tutto perché gli steli crescono a velocità diverse”, spiega Sebastian Allers, Design Engineer presso Strauss. “Una delle difficoltà insite in questo progetto era realizzare un sistema di elaborazione delle immagini in grado di distinguere le diverse fasi di crescita”.

I sistemi di guida lineare di HepcoMotion permettono l’esatto posizionamento dell’attrezzo utilizzato per la raccolta
Il software fornisce quindi le coordinate degli steli maturi all’attrezzo di raccolta, montato sotto una guida lineare in acciaio inossidabile, temprata e rettificata di precisione di HepcoMotion. La testa dell’attrezzo può spostarsi per l’intera larghezza del veicolo, da un lato all’altro utilizzando un carrello con trasmissione a cinghia.

La forza motrice è assicurata da un motoriduttore in CA dotato di vite senza fine e posto a lato della guida lineare. “I motori del sistema DLS possono presentare una potenza fino a 1,1 kW, con un rapporto di riduzione da 5:1 fino a 75: 1”, spiega Mark Völkers, Area Manager Field Sales per la Germania del Nord presso HepcoMotion. “Questo permette di sviluppare fino a 750 Newton di potenza con velocità fino a 1,4 metri al secondo; impiegando motori speciali è possibile raggiungere anche i 5 metri al secondo”. Il robot raccoglitore è dotato di due teste di raccolta che funzionano simultaneamente e possono spostarsi su due guide indipendenti, installate una dietro l’altra, per massimizzare la produttività.

I segmenti curvilinei di HepcoMotion consentono il movimento circolare con un singolo azionamento
Dopo aver posizionato la testa di raccolta, viene ruotato un braccio prensile dal lato posteriore verso il basso. Per questo movimento gli ingegneri hanno utilizzato un altro sistema HepcoMotion: il modello PRT2. La soluzione prevede una serie di guide circolari e segmenti curvilinei in acciaio inossidabile. Possono essere collegati da guide rettilinee per creare una varietà di percorsi aperti e chiusi. Il robot per la raccolta degli asparagi comprende curve a 90° su entrambi i lati della testa di raccolta dotata di elementi rettilinei. Il braccio prensile è avvitato a un carrello dotato di cuscinetti con gola a V, disposti concentricamente ed eccentricamente. I rulli si innestano sopra e sotto la guida a V del segmento curvilineo, temprata per induzione.

Per l’azionamento si utilizza una cinghia dentata che trascina il carrello e il braccio prensile lungo una guida larga 25 mm, producendo un movimento di rotazione. Il motore è montato sul lato esterno della testa di raccolta. “La particolarità di questa applicazione consiste nella possibilità di realizzare una movimentazione lineare e rotatoria del braccio prensile utilizzando un singolo azionamento compatto” afferma Lasse Langstädtler, assistente ricercatore presso il Bremen Institute for Structural Engineering and Production Equipment (BIME), all’interno della facoltà di Ingegneria della Produzione dell’Università di Brema. “La guida a rulli consente inoltre il rapido abbassamento del braccio prensile e grazie alla combinazione dei movimenti lineare e rotatorio durante l’abbassamento è possibile inserirsi nella breve distanza tra gli steli di due asparagi”. Un movimento più lento dovrebbe iniziare prima, con il rischio che il braccio prensile danneggi gli steli non ancora maturi e quindi non pronti per la raccolta. Immediatamente dopo aver abbassato il braccio, si attiva un cilindro pneumatico che provvede simultaneamente a tagliare e ad afferrare l’asparago, mentre il robot si sposta continuamente avanti alla velocità di 0,5 metri al secondo. L’intera testa di raccolta si porta quindi sul lato e deposita l’asparago sul nastro trasportatore.

Gli asparagi sono coltivati in molti paesi diversi, il che significa che le condizioni ambientali sono molto diverse (caldo o freddo, presenza di polveri, umidità). Questo è un altro motivo per cui gli ingegneri hanno scelto HepcoMotion, in quanto il sistema è in grado di sopportare anche le condizioni ambientali più difficili. “Il principio della guida a V è praticamente autopulente”, spiega Völkers. Durante lo spostamento del carrello, i cuscinetti rimuovono lo sporco dalla guida”. Inoltre, diversamente dai sistemi con cuscinetti a ricircolo di sfere, non vi è alcuna necessità di lubrificazione, poiché tutti i componenti sono resistenti alla corrosione. Gli asparagi non vengono pertanto a contatto con la ruggine. “Si tratta di uno dei requisiti fondamentali che devono essere soddisfatti nel settore alimentare”.

Test sul campo
Gli ingegneri insieme ai loro partner del progetto inglesi, C. Wright & Son, hanno testato la macchina per la raccolta di asparagi in condizioni reali. “Con questo test, ci siamo proposti, tra l’altro, di verificare quanto potevano durare le batterie che forniscono energia alla macchina”, spiega Strauss. Una delle difficoltà incontrate è costituita anche dalla velocità degli attrezzi utilizzati per la raccolta. “Fino ad ora non abbiamo raggiunto velocità superiori a quelli della raccolta manuale”, tuttavia, qualora fosse disponibile sufficiente energia, la macchina potrebbe lavorare nei campi per 24 ore senza alcun problema. Questo renderebbe la raccolta veramente più economica e, quindi, anche gli asparagi.

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