Desarrollo de un prototipo sembrador automático de precisión de zanahoria (Daucus carota) Var. chantenay para mediana producción
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2020
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Resumen
La zanahoria es una hortaliza de raíz, lo que quiere decir que crece debajo del suelo, absorbiendo el agua y los nutrientes presentes para el crecimiento y posterior engrosamiento de su raíz principal, esto precisamente le confiere la necesidad de contar con una densidad de siembra que no limite el desarrollo de dicha raíz y por ende el del resto de la planta. Por esta razón durante este proyecto se propuso realizar un robot móvil diseñado para mantener las distancias y profundidad de plantación para el cultivo de zanahoria (Daucus carota) Var. Chantenay para medianos productores. Para esto fue necesario realizar una revisión conceptual y física de los requerimientos a tener en cuenta, por medio de literatura y visitas a las fincas en donde se cultiva esta variedad específicamente, una vez estructurados dichos requerimientos se realizó el diseño del robot móvil y el sistema de siembra inmerso en ella, definiendo materiales a utilizar y los componentes electrónicos necesarios, incluyendo, Arduino, Raspberry pi3, regulador de voltaje y sensor inercial (IMU).
Posterior a esto, se implementó el diseño del robot móvil, en primer lugar, se caracterizaron los motores, para identificar el pico de corriente máximo y escoger las baterías, en segundo lugar, se obtuvo la función de transferencia y se realizó un primer diseño de los posibles controladores de bajo nivel a utilizar, en donde se simularon las diferentes opciones como control proporcional, derivativo, integral y combinaciones entre estos para escoger el que mejor se adaptara a la planta. Una vez realizadas estas simulaciones se desarrolló el control de alto nivel utilizando el método de seguidor de camino, en donde el camino se interpretó como una sucesión de puntos a seguir, manteniendo la velocidad tangente al camino.
Por último, se evaluó el sistema de siembra en el espacio de prueba diseñado y el controlador del robot. Se evidenció que el promedio de distancias horizontales se encontraba dentro de los rangos esperados mientras que en el promedio de distancias verticales no superó 1cm de diferencia respecto al ideal, por su parte, la profundidad de siembra fue correcta y la cantidad de semilla depositada varió entre 2 y 3 semillas por siembra, adicionalmente su desempeño durante el recorrido fue estable, garantizando el trayecto en línea recta, por lo cual es posible afirmar que se cumplieron los objetivos planteados.
Descripción
Abstract
The carrot is a root vegetable, which means that it grows below the ground, absorbing the water and nutrients present for the growth and subsequent thickening of its main root, this precisely gives it the need to have a planting density that do not limit the development of this root and therefore that of the rest of the plant. \ cite {tablazan}. For this reason, during this project, it was proposed to carry out a mobile robot designed to maintain planting distances and depth for the cultivation of carrots (Daucus carota) Var. Chantenay for medium producers. For this it was necessary to carry out a conceptual and physical review of the requirements to be taken into account, through literature and visits to the farms where this variety is specifically cultivated, once these requirements were structured, the design of the mobile robot and the system was carried out of seeding immersed in it, defining materials to use and the necessary electronic components, including, Arduino, Raspberry pi3, voltage regulator and inertial sensor (IMU).
After this, the design of the mobile robot was implemented, first, the motors were characterized, to identify the maximum current peak and choose the batteries, second, the transfer function was obtained and a first design of the possible low-level controllers to use, where the different options such as proportional, derivative, integral control and combinations between these were simulated to choose the one that best suited the plant. Once these simulations were carried out, the high-level control was developed using the path follower method, where the path was interpreted as a succession of points to follow, maintaining the tangent speed to the path.
Finally, the seeding system in the designed test space and the robot controller were evaluated. It was evident that the average of horizontal distances was within the expected ranges, while the average of vertical distances did not exceed 1cm difference from the ideal, for its part, the planting depth was correct and the amount of deposited seed varied between 2 and 3 seeds per sowing, additionally their performance during the tour was stable, guaranteeing the journey in a straight line, which is why it is possible to affirm that the stated objectives were met.
Palabras clave
Densidad de siembra, Zanahoria, Robot móvil, Seguidor de camino
Keywords
Planting density, Carrot, Mobile Robot, Path following