Design of Agricultural Type Coconut Climbing and Plucking Robot

eng Artykuł w języku angielskim DOI: 10.14313/PAR_236/23

Sharath Kumar Karakkattu Sivanandan, wyślij Cezary Rzymkowski Warsaw University of Technology, Faculty of Power and Aeronautical Engineering

Pobierz Artykuł

Abstract

The conventional method of coconut plucking followed in coconut farms is arduous as well as a perilous job. There are abounding cases of trauma in which most of them has ended up in the death. Here comes the significant demand for a robot to do this task which would be decisive in mitigating the perils and to meet the everlasting demand of coconut. The foremost intention of the project was to design a climber with a 5 DoF serial chain robot (plucker), which together is supposed to do the coconut climbing and plucking task and also should be available to the farmers at an affordable cost. In the current version, the robot is expected to work complying the commands given by the farmer from the ground who can see the bunch of coconuts through the eyes of robot (cameras) as the robot is not shrewd enough to identify which drupe is ready to be plucked or not. For being cost effective, and light weight, the entire robot skeleton is structured in aluminium alloy with the minimum feasible dimensions of its size and the motor drive selection is also given imperative consideration.

Keywords

agricultural type robot, climbing robot, FEM analysis, kinematic analysis, plucking robot, serial chain robot

Projekt wspinającego się po drzewach robota rolniczego do zrywania orzechów kokosowych

Streszczenie

Konwencjonalna metoda zrywania orzechów stosowana na uprawach kokosów jest męcząca i ryzykowna. Często dochodzi do wypadków prowadzących nawet do śmierci. Pojawia się zatem istotna potrzeba zastąpienia pracy ludzkiej przez odpowiednio skonstruowane roboty — pozwoli to na rozwiązanie problemów związanych z zagrożeniami, przy zapewnieniu poziomu produkcji odpowiadającego ciągłemu popytowi na orzechy kokosowe. Głównym celem pracy było opracowanie projektu robota modułowego — mobilnej wspinającej się po pniu platformy transportującej część wykonawczą (robota o pięciu stopniach swobody), której zadaniem jest odcinanie kiści orzechów. Robot powinien być możliwie tani, aby był dostępny dla szerokiej grupy rolników. W wersji, będącej przedmiotem pracy, robot będzie pracował pod nadzorem rolnika pozostającego na ziemi, który będzie decydował, na podstawie obserwacji wizualnej przekazywanej przez kamerę zainstalowaną na końcówce robota, które orzechy nadają się do zerwania. Dla zapewnienia niskiego kosztu i małej masy, szkielet robota jest zbudowany ze stopu aluminium o minimalnych możliwych wymiarach zapewniających jednak odpowiednią sztywność i wytrzymałość. Podobne warunki wzięto pod uwagę przy wyborze silników.

Słowa kluczowe

analiza kinematyczna, analiza MES, robot szeregowy, robot wspinający się, rorbot do zastosowań rolniczych, zrywanie kokosów

Bibliografia

  1. Climbing Robot „Stickybot”, National Science Foundation, [www.nsf.gov/news/mmg/mmg_disp.jsp?med_id=69038].
  2. Creo Parametric 3D Modeling Software, PTC, [www.ptc.com/en/products/cad/creo/parametric].
  3. Fruit Picking Robots — SW 6010 to harvest strawberries, [www.intorobotics.com/fruit-harvesting-robots].
  4. Google Hopes Investment in AgTech Bears Fruit, [https://thespoon.tech/google-hopes-investment-in-agtech-bears-fruit].
  5. Guo J., Justham L., Jackson M., Parkin R., A Concept Selection Method for Designing Climbing Robots, “Key Engineering Materials”, Vol. 649, 2015, 22–29, DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.649.22.
  6. INGUS — Maintenance-free iglide plain bearings, [www.igus.com/iglide/plain-bearing].
  7. Lam T.L., Xu Y.S., Tree Climbing Robot: Design, Kinematics and Motion Planning, Springer, 2012, ISSN 1610-7438.
  8. MEDITRONIK LTD., [www.meditronik.com.pl/_add/english.html].
  9. Miripour-Fard B., Climbing and Walking Robots, IntechOpen, 2010, ISBN 978-953-307-030-8
  10. NADELLA Group – The Specialist for Motion Technology, [www.nadella.com].
  11. RiSE V1 Climbing Robot, Kod*lab a subsidiary of the Penn Engineering GRASP Lab (in collaboration with Boston Dynamics, Inc.), [https://kodlab.seas.upenn.edu/past-work/rise/risev1]
  12. RiSE Robotic Hexapod Version 2.0, Kod*lab a subsidiary of the Penn Engineering GRASP Lab (in collaboration with Boston Dynamics, Inc.), [https://kodlab.seas.upenn.edu/past-work/rise/risev2].
  13. RiSE Version 3 Prototype, Kod*lab a subsidiary of the Penn Engineering GRASP Lab (in collaboration with Boston Dynamics, Inc.), [https://kodlab.seas.upenn.edu/past-work/rise/risev3].
  14. Servo Components — Pittman DC Motors & Other Products, [www.servocomponents.com/pittman-brush-and-brushless-servo-motors].
  15. Siciliano B., Sciavicco F., Villani L., Oriolo G., Robotics — Modelling, Planning and Control, Spriger, 2009, ISBN 978-1-84628-641-4.
  16. Spong M.W., Hutchinson S., Vidyasagar M., Robot Dynamics and Control, John Wiley & Sons Inc., 2006, ISBN-13: 978-0-471-64990-8.
  17. Zhang D., Wei B., Robotics and Mechatronics for Agriculture, CRC Press, 2017, ISBN-13: 978-1138702400.