Diseño, desarrollo y aplicación de una trasplantadora robótica compacta con mecanismo automático de recolección de plántulas para plug

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 1883 (2023) Citar este artículo

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Se necesita la automatización de la operación agrícola, como el trasplante de plántulas, para garantizar una operación eficiente y oportuna. La robótica es el área que necesita ser enfocada para el futuro de la trasplantadora automática de plántulas. Este artículo presenta el diseño, desarrollo y funcionamiento de la trasplantadora robótica (RT) para plántulas en cepellón. El RT desarrollado consta de tres sistemas: (1) iniciación del robot; (2) mecanismo de recolección de plántulas (SPM); y (3) sistema de movimiento de vehículos (VMS). El SPM consta de un marco principal, un manipulador, un efector final y una unidad de control. Mientras que el VMS tiene un sensor fotoeléctrico, un controlador de robot y un motor de CC. Los motores paso a paso se montaron en el marco principal para el movimiento en la dirección XY. El manipulador estaba en la barra transversal que solía mover el efector final en el eje Z. El mecanismo de recogida consta de un efector final que tiene una pinza tipo mordaza controlada por un servomotor. La unidad de control consta de microchip 16F877 y el sistema se controla con programación informática. La pinza se mueve a cada plántula en la bandeja profesional, agarra y recoge la plántula, se mueve al punto de entrega y luego suelta la plántula. El manipulador fue probado y analizado para la recolección y liberación de 96 plántulas con base de suelo de pro-tray. El resultado experimental inicial mostró que la tasa de éxito de las plántulas, la tasa de fuga y el trasplante exitoso de plántulas de chile de 30 días de edad fue del 95,1 %, 7,6 % y 90,3 %, respectivamente. La tecnología robótica parece costosa, pero el alcance radica en la falta de disponibilidad o el alto costo del trabajo manual y en garantizar la puntualidad de las operaciones de campo repetitivas.

La aplicación de la robótica y la inteligencia artificial (IA) en la agricultura está aumentando rápidamente con el uso de dispositivos de alta tecnología, como sensores, actuadores, controladores, etc. Para lograr el objetivo deseado, es decir, el trasplante de plántulas mediante robótica, es necesario integrar un sistema experto con la tecnología que puede mejorar la eficiencia del uso de insumos al realizar la tarea con precisión y exactitud. La función principal de la robótica es enfocarse en aplicaciones de insumos específicas del sitio (semillas, fertilizantes, pesticidas, herbicidas, agua, etc.) cuando sea necesario, en el lugar correcto, en el momento correcto y en la cantidad correcta.

AI utiliza técnicas a saber. reconocimiento de voz, percepción visual, toma de decisiones y traducción de idiomas que se pueden habilitar a través de sistemas informáticos para realizar operaciones de campo que requieren inteligencia humana1. La robótica y la inteligencia artificial se consideran aspectos importantes en la automatización de tareas agrícolas. El trabajo principal se llevó a cabo en varias operaciones agrícolas, a saber. navegación y detección de objetos en tiempo real2,3,4; monitoreo de cultivos de campo usando UAV5,6; programación de riego utilizando aplicaciones móviles o basadas en la web de forma remota7; detección de enfermedades de las hojas en cultivos y malezas mediante el uso de algoritmos basados ​​en visión8,10,11; gestión ganadera en tiempo real12,13,14,15; sistema inteligente basado en computadora16,17,18,19,20,21,22. También se informaron algunas aplicaciones de IA y robótica en el trasplante de plántulas utilizando un sistema basado en sensores o visión. Se han informado pinzas robóticas, métodos de agarre y basados ​​en sensores y sus aplicaciones para tareas agrícolas23. Se ha desarrollado un sistema integrado para automatizar el trasplante de plántulas de hortalizas en trasplantadoras de plántulas24,25. El uso aumentado de la electrónica y las aplicaciones informáticas ha hecho posible el funcionamiento del sistema robótico para diversas operaciones de campo, a saber. trasplante, cosecha e intercultivo, etc., tanto para cultivos agrícolas como hortícolas26.

Las trasplantadoras disponibles se clasifican en trasplantadoras de hortalizas semiautomáticas (SVT) y trasplantadoras de hortalizas automáticas (AVT)27. Mirando las deficiencias de los SVT, a saber. mano de obra exigente, menor eficiencia, menor precisión, etc., se ha cambiado el enfoque hacia el crecimiento de los AVT28. Estos AVT utilizan un sistema electromecánico para lograr la función deseada. Algunos sistemas automáticos también utilizaron tecnología de punta, a saber. sensores, sistema basado en visión, etc. dando lugar al surgimiento de la robótica en las operaciones de trasplante. El trasplante de plántulas por medios automáticos utilizando robots es muy útil cuando se trata de una acción repetitiva, como en el caso del trasplante de plántulas. Estas tecnologías parecen ser costosas al principio, pero se verán compensadas cuando se tenga que cubrir un área grande en poco tiempo con alta precisión con el uso de mano de obra humana24,27. La función básica del robot equipado con un mecanismo automático es identificar la plántula saludable, recoger la plántula de la bandeja profesional, moverla a la ubicación deseada y luego liberarla en el punto de entrega.

El trabajo sobre la trasplantadora robótica (RT) comienza en la década de 1980 con el desarrollo de la trasplantadora automática de plántulas en maceta montada en un tractor29. Algunos de los RT utilizan un sistema de visión artificial o por computadora para integrar un efector final para simular la operación de trasplante30,31,32,33,34,35. Se desarrolló y evaluó el RT que utiliza un mecanismo de recolección basado en la inserción de una estructura tipo aguja/alfiler en la base del suelo/tapón de la plántula36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47.

Se usó un mecanismo tipo dedo para extraer plántulas de una bandeja de vivero a una maceta usando 4 dedos en el RT desarrollado que informó sobre el uso de cuatro dedos inclinados tipo alfiler para retirar las plántulas de la bandeja de vivero con una tasa de éxito superior al 99 % y trasplantar capacidad de 2800 macetas/h40. En otro estudio, Ma et al.41 informaron que el trasplante con el prototipo desarrollado podría tener una tasa calificada del 90,71 % con una frecuencia de trasplante de 60 plántulas/min. Se desarrolló una estructura de pórtico utilizando un mecanismo tipo pincette para trasplante automático en invernadero que puede extraer 22 plántulas/min de una bandeja de alimentación con una tasa de éxito del 90%42. Han et al.43 indicaron una tasa de éxito del 90 % y un fracaso del 3 % en la descarga de plántulas con dos pinzas que podían extraer 80 plántulas/min para plántulas de tomate. Un sistema de trasplante inteligente desarrollado por Xin et al.45 informó una tasa de éxito, una tasa de fuga y una frecuencia de trasplante de 88,23 %, 16,46 % y 90 plántulas/min, respectivamente, para el trasplante de pimiento. Utiliza un controlador lógico programable (PLC) para detectar si la celda estaba vacía o no, y para automatizar el movimiento de la bandeja de plántulas. Este documento describe el diseño, desarrollo y evaluación de un RT mediante el uso de un mecanismo de recolección programable y un VMS basado en sensores para manejar plántulas de hortalizas tipo tapón, a saber. plántulas de chile cultivadas en pro-bandejas.

La RT desarrollada para plántulas en cepellón se compone principalmente de dos mecanismos, es decir, SPM y VMS (Fig. 1). El SPM se compone de una correa y una polea unidas al marco principal, un motor paso a paso, un manipulador, un efector final y un controlador. El VMS consta de un sensor fotoeléctrico, motores de CC, motores paso a paso y un controlador. El sistema del controlador está compuesto por motores paso a paso, motores de CC, sensor fotoeléctrico y controlador de programación. Tan pronto como el robot arranca, el manipulador se mueve a la ubicación de la plántula y recoge la plántula con una pinza accionada por un servomotor. El efector final luego se mueve a su punto de entrega donde la plántula cae en el tubo de entrega. El sensor fotoeléctrico colocado en el tubo de entrega detecta la plántula y activa el VMS para moverse a la siguiente ubicación después de entregar la plántula en el surco. Aquí, la bandeja de plántulas está estacionaria y la manipulación se mueve en el eje XY para extraer las plántulas de la bandeja según la ruta predefinida. Un par de motores paso a paso conectados al marco principal mueve el manipulador en la dirección XY, mientras que el efector final se mueve en el eje Z. Se utilizó un abridor de surcos para hacer un surco en el suelo. A medida que la plántula caía en el surco, la rueda de presión unida al lado del tubo de entrega compactaba el suelo alrededor de la plántula. La especificación del RT desarrollado se muestra en la Tabla 1.

Robot trasplantador. (a) manipulador, (b) efector final. (1-Bastidor principal; 2-manipulador; 3-cinturón; 4-unidad de control para recogida de plántulas; 5-bandeja de plántulas; 6-sensor fotoeléctrico; 7-tubo de entrega; 8-unidad de control para robot; 9-batería; motor de 10 cc; abresurcos de 11 surcos; 12 ruedas).

El principio de funcionamiento de RT se ilustró en la Fig. 2. El RT funciona con una batería de 12 V. Tan pronto como se inicia el programa, la primera parte del sistema, es decir, SPM, comienza a funcionar. El manipulador se mueve al punto inicial XY (0,0), es decir, al punto de entrega. El programa en el controlador debe configurarse según el requisito, a saber. velocidad, pulso, no. de filas y columnas de plántulas, etc. Como el programa está configurado en el controlador y luego necesita iniciar el programa a través del botón de inicio. Ahora el manipulador se mueve a la primera plántula, la pinza agarra la plántula y se mueve hacia arriba en el eje Z hasta que llega por encima de la bandeja profesional, es decir, 45 mm por encima. El manipulador ahora se mueve al punto de entrega XY (0,0), donde la pinza se abre y libera la plántula en el surco a través de la tubería de entrega. Después de liberar la plántula, el manipulador pasa a la segunda plántula y el proceso continúa hasta que se entregó la última plántula. La pinza se abre y se cierra con la ayuda de un servomotor acoplado a ella. Tan pronto como la plántula cae en la tubería de entrega, la segunda parte, es decir, VMS, comienza a funcionar. El sensor fotoeléctrico colocado en el tubo de entrega detecta la plántula y mueve el robot hacia la siguiente ubicación, y el proceso continúa hasta que se recoge y entrega la última plántula. El movimiento del robot se puede controlar variando la velocidad en el controlador. De esta manera, continúa todo el proceso de recolección y plantación de plántulas.

Principio de funcionamiento de la trasplantadora robótica (a) unidad de recolección; (b) unidad de detección; (c) unidad de control de dirección.

La estructura del SPM desarrollado se muestra en la Fig. 1a. Para trasplantar plántulas en cepellón, el SPM se desarrolló de tal manera que simula el agarre de las plántulas de acuerdo con la mano humana de la bandeja profesional y luego su liberación en el punto de entrega, es decir, XY (0,0). Al investigar las características del SPM, para recoger la plántula con éxito de la bandeja profesional, debe cumplir con los siguientes requisitos de diseño:

El manipulador debe seguir el camino recto para llegar a la ubicación de las plántulas y las plántulas que se van a recoger y regresar al punto inicial.

El efector final (Fig. 1b) debe abrirse y cerrarse por completo para sostener la plántula firmemente sin dañarla.

La longitud del camino de recogida de las plántulas debe garantizar que no se obstruya con la bandeja.

La plántula debe soltarse exactamente por encima del tubo de suministro y lo más recta posible en el tubo de suministro.

El VMS se usa para mover el robot a la siguiente ubicación después de dejar caer la plántula en el surco. Tan pronto como la plántula caiga en la tubería de entrega, el robot debe actuar y moverse al siguiente punto de caída. Para hacer avanzar el robot, el diseño del VMS debe cumplir los siguientes requisitos:

El sensor fotoeléctrico debe identificar la plántula caída en la tubería de entrega.

El controlador debe responder inmediatamente al sensor fotoeléctrico y mover el robot completo a la siguiente ubicación según lo definido en el programa.

El diseño adoptado para realizar el SPM y el manipulador para la extracción automática de plántulas, como se ilustra en la Fig. 3. El SPM se compone principalmente de un marco principal, motor paso a paso con eje de tornillo, disposición de polea de correa, pinza, servomotor y sistema electrónico. cambiar.

(a) Mecanismo de recogida de plántulas, (b) Manipulador. (1-Marco principal; 2-manipulador; 3-barra transversal; 4-interruptor electrónico; 5-motores paso a paso; 6-eje horizontal; 7-efector final; 8-disposición de polea de correa; 9-placa de soporte; 10- eje del tornillo; 11-placa deslizante; 12-placa de soporte del efector final; 13-pinza; 14-almohadilla; 15-servomotor).

Como se mencionó en la sección "Principios de funcionamiento de RT", el manipulador comienza a moverse en el plano XY en el marco principal (Fig. 3) y el efector final se mueve en el eje Z en el eje del tornillo del motor paso a paso. La pinza se utiliza para sujetar, sujetar y soltar las plántulas en el tubo de entrega a través de los ángulos de control del servomotor. La manipulación que se mueve en el plano XY extrae la plántula de la bandeja profesional según la ruta predefinida. El diagrama de flujo del mecanismo de recogida de plántulas utilizado en la trasplantadora robótica se muestra en la Fig. 4.

Diagrama de flujo del mecanismo de recolección de plántulas utilizado en la trasplantadora robótica.

La función principal del VMS es mover la unidad completa, es decir, el robot, hacia la siguiente ubicación de plantación. Tan pronto como el sensor fotoeléctrico detecta la plántula, el controlador activa el robot para que avance según el programa predefinido. De esta manera, todo el proceso de plantación continúa una y otra vez.

Para diseñar el circuito del RT es decir SPM, es fundamental detectar la ubicación de cada plántula colocada en la pro-bandeja y también el punto de entrega es decir XY (0,0). El mecanismo funciona con alimentación de batería de 12 V, como se muestra en la Tabla 2. Entre ellos, los motores paso a paso, manipulador, servomotor y PLC son accionados por una batería de 12 V, como se muestra en la Fig. 5. Los terminales de entrada de el PLC están acoplados con el interruptor electrónico, el manipulador y el efector final.

Diagrama de circuito del mecanismo de recolección de plántulas desarrollado (SPM).

El diseño electrónico de SPM consta de un microcontrolador (PIC16F877A), motor paso a paso y controlador, fuente de alimentación, conjunto de sensores de límite, pinza y pantalla LCD. Se proporcionaron cinco interruptores para ajustar la posición de recogida y colocación de la pinza, a saber. configurar, subir, bajar, guardar y restablecer. Cuando todos los interruptores presionan según la posición preestablecida, los datos de la plántula se enviaron al controlador y con el mismo interruptor, estos datos se guardan en la memoria EEPROM del controlador. Después de terminar la secuencia, el controlador proporciona señales adecuadas al controlador del motor paso a paso para mover los motores paso a paso en consecuencia para que se pueda lograr la recolección de la plántula, pero cada vez que la plántula se dejó caer en el tubo de entrega, el sensor IR envía una señal al controlador para que la pinza puede moverse a la siguiente posición de las plántulas en el retrato. Y la misma secuencia continúa hasta que se completa la última plántula del cuadro.

El movimiento del vehículo también se puede controlar de forma remota mediante la transmisión de señales inalámbricas. En este sistema, se utiliza un control remoto inalámbrico y un solo chip de computadora que recibe la señal del controlador y controla la dirección de giro del motor de CC de propulsión que permite el movimiento del vehículo hacia adelante o hacia atrás. El diseño del circuito del VMS se muestra en la Fig. 6. Los sensores están conectados a la entrada del PLC según los requisitos funcionales.

Diagrama de circuito del sistema de movimiento del vehículo.

De acuerdo con los requisitos, la función principal del RT es recoger las plántulas de la bandeja y liberarlas en el surco durante la operación. El diagrama de flujo completo del sistema se mostró en la Fig. 7. De acuerdo con el principio de funcionamiento del RT, cada acción se distribuye en algunas secciones: la primera es la extracción y liberación de plántulas; y la segunda parte es VMS con siembra en surcos seguida de cobertura del suelo. En la operación de trasplante, cada mecanismo debe funcionar de manera independiente y también uno tras otro de manera sincronizada entre sí y sin interrupción alguna. La sincronización de cada unidad se describe a continuación:

Coordinación operativa entre la parte de recolección de plántulas, el manipulador se mueve a la primera posición de plántula, la pinza agarra la plántula, la levanta y se mueve hacia atrás a la posición (0,0) y luego suelta la plántula. Durante la recolección de las plántulas, la bandeja profesional permanece estacionaria y el manipulador se mueve hasta que se completa el proceso. Después de retirar la primera plántula de la bandeja profesional hasta que se libera en la tubería de entrega, el robot permanece estacionario.

Coordinación de trabajo entre las partes de liberación de plántulas y la parte VMS del RT. La velocidad de avance del vehículo no debe ser mayor que la velocidad de recolección de plántulas a la entrega para cumplir con los requisitos de espacio entre plantas.

Diagrama de flujo de la trasplantadora robótica completa.

Esta RT es una unidad de una sola fila, que puede trasplantar plántulas de un plug a la vez. El SPM de esta máquina tiene una pinza.

Se diseñó el proceso de control general de la máquina trasplantadora, de acuerdo con los requerimientos funcionales de cada mecanismo para lograr el movimiento sincronizado entre ellos, como se ilustra en la Fig. 8. Tan pronto como se presiona el botón de inicio, el manipulador se mueve a la 1ra plántula. , la pinza montada en el efector final recoge la plántula y la suelta en el surco a través del tubo de entrega. Después de que la parte de extracción de plántulas se completa, la parte VMS comienza a funcionar. El sensor fotoeléctrico detecta la plántula y el robot se mueve a la siguiente ubicación según los requisitos del programa.

Diagrama de flujo del proceso de control general de la trasplantadora robótica.

Para el diseño del robot se consideraron algunos parámetros físicos de las plántulas, la dimensión física de las plántulas, es decir, la altura, el peso y el diámetro del tallo de la plántula. El promedio de altura, peso y diámetro del tallo de la plántula fue de 116 mm, 13,1 gy 0,1 mm, respectivamente. También se midieron la presión de rotura, la fuerza de compresión y la fuerza de ruptura. La presión de rotura fue muy insignificante, por lo que no se puede medir ya que los vástagos son más susceptibles a fallar durante la compresión. Entonces, la fuerza de compresión medida usando Universal Testing Machine (UTM) fue de 144.98 (± 29.3) N. Sin embargo, la fuerza de ruptura requerida para plántulas de chile de 30 días de edad fue de 12.7 N. La fuerza de ruptura de las plántulas se midió con Texture Analyzer (Make : Stable Micro System, Reino Unido).

El factor principal para la tasa de recolección de plántulas es el contenido de humedad del medio de raíces y la fuerza requerida para extraer las plántulas del retrato. El contenido de humedad del medio radicular de la plántula en el momento del trasplante osciló entre 55 y 75% (wb). La fuerza promedio (adhesión) requerida para la recolección/extracción de plántulas del retrato fue de 0,95 (± 0,22) N. Como la fuerza requerida para levantar la plántula fue muy inferior, este manipulador se probó varias veces para recolectar plántulas y se observó que el daño a los rizomas fue insignificante ya que no está en contacto directo con los rizomas.

El rendimiento de trabajo de la RT desarrollada para trasplantar plántulas en cepellón se evaluó en condiciones ambientales. La variedad de plántula del chile utilizada fue Pusa Jwala. Las plántulas de chile se cultivaron en pro-bandejas de plántulas de 96 celdas, y la composición de relleno se componía de turba de coco, vermiculita y perlita en una proporción de 3:1:1. La composición de relleno se cubrió con vermiculita y perilita después de sembrar las semillas. El contenido de humedad se mantuvo entre 45 a 60% de las plántulas. Se usaron plántulas de aproximadamente 30 días de edad con 4–5 hojas para la prueba, la altura promedio de las plántulas es de aproximadamente 96 mm. Se utilizó plántula ficticia de forma y tamaño similar para comparar el rendimiento. Las propiedades de las plántulas son muy importantes al diseñar la RT para plántulas en cepellón48.

La tasa de éxito de SPM, la tasa de fuga y el trasplante exitoso son los índices esenciales para evaluar el rendimiento del trasplante de la RT desarrollada y estimada según los investigadores45,49:

donde S = tasa de éxito general; L = tasa de fuga; T = trasplante exitoso; N0 = el número total de plántulas; N = el número de plántulas recogidas; N1 = el número total de plántulas liberadas; F = el número de plántulas trasplantadas con éxito en el surco con la compactación adecuada del suelo y la inclinación de las plántulas de menos de 30°.

La bandeja para plántulas se colocó en la plataforma de la trasplantadora. El sistema se calibró para el programa establecido en el PLC y se inició el sistema de control. La configuración de prueba se muestra en la Fig. 9. Tan pronto como se inicia el sistema, el manipulador se movió a la primera plántula de la primera fila, el servomotor en la pinza recogió la plántula y la entregó al tubo de entrega. Finalmente, el movimiento del manipulador se detiene en el punto de caída al presionar el interruptor electrónico y la plántula se libera en el surco. El sensor fotoeléctrico detecta las plántulas en el tubo de entrega y mueve el vehículo hacia adelante según el programa desarrollado. Se calcularon y evaluaron los datos de prueba sobre la tasa de éxito, la tasa de fuga y el trasplante exitoso.

Configuración de prueba de trasplante robótico con plántulas en cepellón.

Los resultados obtenidos durante las pruebas se presentan en la Tabla 3. Las plántulas recogidas con éxito significa las plántulas que se recogen sin ningún daño físico a la raíz y la planta. Las plántulas lanzadas con éxito significa que las plántulas se dejan caer en la tubería de entrega sin ningún daño prominente. En la Tabla 3 se observó que la tasa de recolección de plántulas y la tasa de fuga fue del 98,6 % y 1,7 %, respectivamente, con plántulas ficticias. Considerando que, la tasa de recolección de plántulas y la tasa de fuga para plántulas de chile de 30 días de edad fue del 95,1% y 7,6%, respectivamente. Además, el trasplante exitoso con plántulas ficticias y de chile fue del 97,2 % y 90,3 %, respectivamente. Como las plántulas ficticias eran más rectas y resistentes, la tasa de recolección de plántulas y el trasplante exitoso fueron más altas en comparación con las plántulas de chile.

Con base en el resultado de la prueba, hay algunas sugerencias para mejorar el rendimiento del dispositivo robótico de trasplante de plántulas de plántulas: aumentar la apertura de la pinza, disminuir la duración de la recolección de plántulas y reducir el tiempo de viaje desde el punto de recogida hasta el punto de entrega.

Se diseñó y desarrolló una máquina trasplantadora robótica compacta con mecanismo automático de recolección de plántulas y sistema de movimiento de vehículos para satisfacer la necesidad de los productores de hortalizas pequeños y marginales. Los siguientes son los principales hallazgos del estudio:

El RT desarrollado puede extraer y trasplantar con éxito plántulas en el surco y el ciclo de trasplante para trasplantar las plántulas 20 s.

El RT se probó con 96 plántulas cultivadas en retrato y la tasa de éxito de recolección de plántulas, la tasa de fuga y el trasplante exitoso de plántulas de chile de 30 días de edad fue del 95,1 %, 7,6 % y 90,3 %, respectivamente.

El RT se puede adaptar de manera eficiente para que lo utilicen los agricultores marginales para el cultivo de hortalizas en casas de juegos o redes de cobertizo.

La tecnología robótica puede parecer costosa, pero el alcance radica en la falta de disponibilidad o el alto costo del trabajo manual y en garantizar la puntualidad de las operaciones de campo repetitivas.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

Trasplantador robótico

Corriente continua

Trasplantadoras de hortalizas semiautomáticas

Trasplantadoras automáticas de hortalizas

Mecanismo de recolección de plántulas

Sistema de movimiento de vehículos

Fuente de alimentación conmutada

Controlador lógico programable

Yang, LB Aplicación de inteligencia artificial en control de automatización eléctrica. Cómputo de procedimientos. Sci., Actas de la 3ra Conferencia Internacional sobre Mecatrónica y Robótica Inteligente (ICMIR-2019), 166, 292–295 (2020). https://doi.org/10.1016/j.procs.2020.02.097.

Guijarroa, M. et al. Segmentación automática de texturas relevantes en imágenes agrícolas. computar Electrón. agricola 75, 75–83. https://doi.org/10.1016/j.compag.2010.09.013 (2011).

Artículo Google Académico

Civele, C. Desarrollo de un dispositivo de seguimiento de tractores basado en IOT para ser utilizado como herramienta de agricultura de precisión para los tractores agrícolas de Turquía. Sch. J. Agric. Veterinario. ciencia 6, 199–203. https://doi.org/10.36347/SJAVS.2019.v06i09.001 (2019).

Artículo Google Académico

Inoue, K., Kaizu, Y., Igarashi, S. e Imou, K. El desarrollo de la navegación autónoma y la evitación de obstáculos para un cortacésped robótico utilizando la técnica de visión artificial. En IFAC-Paper, 6 Conferencia de IFAC sobre tecnologías de detección, control y automatización para la agricultura AGRICONTROL 173–177 (2019). https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2019.12.517.

Mogili, UR & Deepak, BBVL Revisión sobre la aplicación de sistemas de drones en agricultura de precisión. Cómputo de procedimientos. Sci., Conferencia internacional sobre robótica y fabricación inteligente (RoSMa2018) 133, 502–509 (2018). https://doi.org/10.1016/j.procs.2018.07.063.

El Hoummaidi, L., Larabi, A. & Alam, K. Uso de sistemas aéreos no tripulados y aprendizaje profundo para el mapeo agrícola en Dubai. Heliyon 7, e08154. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e08154 (2021).

Artículo Google Académico

Al-Ali, AR et al. Sistema de riego agrícola inteligente alimentado por energía solar IoT. J. Electron. ciencia Tecnología 17, 100017. https://doi.org/10.1016/j.jnlest.2020.100017 (2019).

Artículo Google Académico

Akbarzadeh, S., Paap, A., Ahderom, S., Apopei, B. y Alameh, K. Discriminación de plantas mediante un clasificador de máquinas de vectores de soporte basado en la reflectancia espectral. computar Electrón. agricola 148, 250–258. https://doi.org/10.1016/j.compag.2018.03.026 (2018).

Artículo Google Académico

Wang, A., Zhang, W. & Wei, X. Una revisión sobre la detección de malezas utilizando técnicas de procesamiento de imágenes y visión artificial basadas en tierra. computar Electrón. agricola 158, 226–240. https://doi.org/10.1016/j.compag.2019.02.005 (2019).

Artículo Google Académico

Cai, J., Xiao, D., Lv, L. & Ye, Y. Un modelo de alerta temprana para plagas vegetales basado en datos multidimensionales. computar Electrón. agricola 156, 217–226. https://doi.org/10.1016/j.compag.2018.11.019 (2019).

Artículo Google Académico

Karar, ME, Alsunaydi, F., Albusaymi, S. & Alotaibi, S. Una nueva aplicación móvil de reconocimiento de plagas agrícolas utilizando aprendizaje profundo en un sistema de computación en la nube. Alex. Ing. J. 60, 4423–4432. https://doi.org/10.1016/j.aej.2021.03.009 (2021).

Artículo Google Académico

Zuidhof, MJ, Fedorak, MV, Ouellette, CA y Wenger, II Alimentación de precisión: gestión innovadora del consumo de alimento de las reproductoras de pollos de engorde y la uniformidad de la parvada. Pavipollo. ciencia 96, 2254–2263. https://doi.org/10.3382/ps/pex013 (2017).

Artículo CAS Google Académico

Ren, G., Lin, T., Ying, Y., Chowdhary, G. & Ting, KC Investigación de robótica agrícola aplicable a la producción avícola: una revisión. computar Electrón. agricola 169, 105216. https://doi.org/10.1016/j.compag.2020.105216 (2020).

Artículo Google Académico

Williams, LR, Moore, ST, Bishop-Hurley, GJ & Swain, DL Una solución basada en sensores para monitorear el consumo de agua y el comportamiento de consumo de agua del ganado en pastoreo. computar Electrón. agricola 168, 105–141. https://doi.org/10.1016/j.compag.2019.105141 (2020).

Artículo Google Académico

Astill, J., Dara, RA, Fraser, EDG, Roberts, B. y Sharif, S. Gestión avícola inteligente: sensores inteligentes, macrodatos e Internet de las cosas. computar Electrón. agricola 170, 105291. https://doi.org/10.1016/j.compag.2020.105291 (2020).

Artículo Google Académico

Lakhiar, IA, Gao, J., Syed, TN, Chandio, FA y Buttar, NA Tecnologías modernas de cultivo de plantas en agricultura bajo ambiente controlado: una revisión sobre aeroponía. J. Plant Interactions 131, 338–352 (2018).

Artículo Google Académico

Shamshiri, RR et al. Investigación y desarrollo en robótica agrícola: una perspectiva de la agricultura digital. En t. J. Agric. Biol. Ing. 11, 1–14 (2018).

Google Académico

Shamshiri, RR et al. Software de simulación y entornos virtuales para la aceleración de la robótica agrícola: funciones destacadas y comparación de rendimiento. En t. J. Agric. Biol. Ing. 11(4), 15–31 (2018).

Google Académico

Shamshiri, RR et al. Avances en la automatización de invernaderos y agricultura de ambiente controlado: una transición a fábricas de plantas y agricultura urbana. En t. J. Agric. Biol. Ing. 11(1), 1–22 (2018).

Google Académico

Xia, Y., Xu, Y., Li, J., Zhang, C. & Fan, S. Avances recientes en técnicas emergentes para la detección no destructiva de la viabilidad de semillas: una revisión. Artefacto Intel. agricola 1, 35–47 (2019).

Google Académico

Liu, W. et al. Desarrollo y análisis experimental de un sensor inteligente para monitorear el caudal de semillas basado en una técnica de reconstrucción del flujo de semillas. computar Electrón. agricola 164, 104899 (2019).

Artículo Google Académico

Jiang, B. et al. Fusión de la tecnología de visión artificial y la red de aprendizaje profundo de AlexNet-CNN para la detección de residuos de pesticidas en manzanas poscosecha. Artefacto Intel. agricola 1, 1–8 (2019).

CAS Google Académico

Zhang, B., Xie, Y., Zhou, J., Wang, K. & Zhang, Z. Pinzas robóticas de última generación, estrategias de agarre y control, así como sus aplicaciones en robots agrícolas: una revisión . computar Electrón. agricola 177, 105694 (2020).

Artículo Google Académico

Khadatkar, A., Mathur, SM, Dubey, K. & BhushanaBabu, V. Desarrollo de un sistema de trasplante automático integrado en trasplantadoras de plántulas para agricultura de precisión. Artefacto Intel. agricola 5, 175–184. https://doi.org/10.1016/j.aiia.2021.08.001 (2021).

Artículo Google Académico

Khadatkar, A., Mathur, SM, Dubey, K. y Magar, AP Expulsión automática de plántulas en cepellón utilizando un sistema integrado para su uso en trasplantadoras automáticas de vegetales. J. Ciencia. Res. ind. 80(12), 1042–1048 (2021).

Google Académico

Khadatkar, A., Mehta, CR & Sawant, CP Aplicación de la robótica para cambiar el futuro de la agricultura. J. Agricultura ecológica. 17(1), 48–51. https://doi.org/10.5958/2582-2683.2022.00010.7 (2022).

Artículo Google Académico

Khadatkar, A., Mathur, SM & Gaikwad, BB Automatización en el trasplante: una forma inteligente de cultivo de hortalizas. actual ciencia 115(10), 1884–1892. https://doi.org/10.18520/cs/v115/i10/1884-1892 (2018).

Artículo Google Académico

Khadatkar, A. & Mathur, SM Diseño y desarrollo de una trasplantadora automática de hortalizas utilizando un novedoso dispositivo de dedo giratorio con mecanismo de empuje para plántulas de tipo tapón. En t. J. Veg. ciencia https://doi.org/10.1080/19315260.2020.1848962 (2020).

Artículo Google Académico

Boa, W. El diseño y desempeño de una trasplantadora automática para hortalizas de campo. J. Agric. Ing. Res. 30(2), 123–130 (1984).

Artículo Google Académico

Ting, KC, Giacomelli, GA & Shen, SJ Célula de trabajo robótica para el trasplante de plántulas, parte I: diseño y flujo de materiales. Trans. ASAE 33(3), 1005–1010 (1990).

Artículo Google Académico

Simonton, W. Efector final robótico para el manejo de material vegetal de invernadero. Trans. ASAE 34(6), 2615–2621 (1991).

Artículo Google Académico

Ting, KC, Giacomelli, A. & Ling, PP Viabilidad y productividad de la celda de trabajo robótica de trasplante de tapones. Desarrollo celular in vitro Biol. 28, 5–10 (1992).

Artículo Google Académico

Tai, YW, Ling, PP & Ting, KC Trasplante de plántulas robótico asistido por visión artificial. Trans. ASAE 37(2), 661–667 (1994).

Artículo Google Académico

Brewer, HL Modelado conceptual transferencia automatizada de plántulas desde bandejas de cultivo hasta módulos de envío. Trans. ASAE 37(4), 1043–1051 (1994).

Artículo Google Académico

Ryu, KH, Kim, G. & Han, JS Desarrollo de una trasplantadora robótica para plantas de lecho. J. Agric. Ing. Res. 78(2), 141–146 (2001).

Artículo Google Académico

Yang, Y., Ting, KC y Giacomelli, GA Factores que afectan el rendimiento de la pinza de agujas deslizantes durante el trasplante robótico de plántulas. aplicación Ing. agricola 7(4), 493–498 (1991).

Artículo Google Académico

Kim, HJ, Park, SH & Kwak, TY Desarrollo de una trasplantadora automática para el cultivo de repollo. En: Conferencia de análisis dinámico automático de sistemas mecánicos de Corea, Seúl, Corea, 8 y 9 de noviembre (2001).

Choi, WC, Kim, DC, Ryu, IH y Kim, KU Desarrollo de un dispositivo de recogida de plántulas para trasplantadoras de hortalizas. Trans. ASAE 45(1), 13–19 (2002).

Google Académico

Parque, SH et al. Desarrollo de trasplantadora de col china tipo andante. J. Corea Soc. agricola Mach. 30(2), 80–81 (2005).

Google Académico

Kang, DH et al. Desarrollo de un robot trasplantador de hortalizas. J. Biosyst. Ing. 37(3), 201–208 (2012).

Artículo Google Académico

Ma, J., Hu, J., Yan, X., Qi, C. & Guan, J. Investigación de funciones de movimiento y planificación de rutas de trasplante del robot de trasplante de plántulas en bandeja de alta velocidad. Adv. Mate. Res. 694–697, 1747–1752 (2013).

Artículo Google Académico

Mao, H., Han, L., Hu, J. & Kumi, F. Desarrollo de un dispositivo de recogida tipo pincette para el trasplante automático de plántulas de invernadero. aplicación Ing. agricola 30(4), 547–556 (2014).

Google Académico

Hua, L., Weibin, C., Shufeng, L., Wei, F. y Kaiqiang, L. Análisis cinemático y prueba del mecanismo de recogida automática para plántulas de chile. Trans. Mentón. Soc. agricola Mach. 31(23), 20–27 (2015).

Google Académico

Han, L., Mao, H., Hu, J. & Tian, ​​K. Desarrollo de un dispositivo de recogida de plántulas oscilante tipo marco de puerta para trasplante automático de campo. Durar. J. Agric. Res. 13(2), 1–14. https://doi.org/10.5424/sjar/2015132-6992 (2015).

Artículo Google Académico

Xin, J. et al. Diseño e implementación de sistema de trasplante inteligente basado en sensor fotoeléctrico y PLC. Cómputo de generación futura. sist. 88, 127–139 (2018).

Artículo Google Académico

Han, LH, Mao, HP, Hu, J. y Kumi, F. Desarrollo de una plántula de hortalizas trasplantadora completamente automática de tipo montable. Durar. J. Agric. Res. 17(3), 1–14 (2019).

Artículo Google Académico

Yu, Y. et al. Diseño e investigación experimental del mecanismo de recogida de plántulas de un tren de engranajes planetarios con transmisión combinada de engranajes no circulares. Mentón. J. Mec. Ing. 32, 49 (2019).

Artículo Google Académico

Khadatkar, A., Mathur, SM, Gaikwad, BB, Pandirwar, A. y Shrinivas, DJ Propiedades biométricas de plántulas de hortalizas en cepellón relevantes para el diseño de trasplantadoras de hortalizas. J. Agric. Ing. 57(1), 16–24 (2020).

Google Académico

Khadatkar, A. Desarrollo de una trasplantadora de vegetales operada por tractor para plántulas tipo tapón. Doctorado inédito. Tesis, CTAE, MPUAT, Udaipur, India (2019).

Descargar referencias

Los autores agradecen al ICAR, Nueva Delhi y al Director del ICAR-Instituto Central de Ingeniería Agrícola (CIAE), Bhopal, por su inmenso apoyo e instalaciones para realizar este estudio.

ICAR-Instituto Central de Ingeniería Agrícola, Bhopal, Madhya Pradesh, 462038, India

Abhijit Khadatkar y AP Pandirwar

ICAR-Instituto de Investigación Agrícola Integrada Mahatma Gandhi, Motihari, Bihar, 845429, India

V. Paradkar

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AK: Escritura—borrador original, Metodología, Investigación, Análisis formal. APP: Redacción—borrador original, Metodología. VP: Software, redacción y edición.

Correspondencia a Abhijit Khadatkar.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Khadatkar, A., Pandirwar, AP & Paradkar, V. Diseño, desarrollo y aplicación de una trasplantadora robótica compacta con mecanismo automático de recolección de plántulas para plántulas tipo plug. Informe científico 13, 1883 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-28760-4

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Recibido: 17 junio 2022

Aceptado: 24 de enero de 2023

Publicado: 02 febrero 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-28760-4

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