Investigadores de la Facultad de Ciencias Agrícolas de Penn State han desarrollado un mecanismo robótico para recoger y recortar hongos y han demostrado su eficacia para la recolección automatizada de hongos botón.
En un nuevo estudio, el prototipo, que está diseñado para integrarse con un sistema de visión artificial, demostró que es capaz de recoger y recortar los hongos que crecen en un sistema de estantes.
La investigación es trascendente, según el autor principal Long He, profesor asistente de ingeniería agrícola y biológica, porque la industria de los hongos ha enfrentado escasez de mano de obra y costos laborales crecientes. La recolección mecánica o robótica puede ayudar a aliviar esos problemas.
"La industria de los hongos en Pensilvania está produciendo alrededor de dos tercios de los hongos cultivados en todo el país, y los productores aquí están teniendo dificultades para encontrar trabajadores para manejar la cosecha, que es un trabajo muy laborioso y difícil", dijo He."La industria se enfrenta a algunos desafíos, por lo que un sistema automatizado de recolección como el que estamos trabajando sería de gran ayuda".
El botón de la seta - Agaricus bisporus - es un producto agrícola importante. Un total de 891 millones de libras de hongos botón valorados en $ 1,13 mil millones se consumieron en los EE. UU. De 2017 a 2018. De esta producción, el 91% se destinó al mercado de productos frescos, según el Departamento de EE. UU.de Agricultura, y fueron recolectados a mano, uno por uno, para asegurar la calidad, vida útil y apariencia del producto. Los costos de mano de obra para la recolección de hongos representan del 15% al 30% del valor de producción, señaló.
Desarrollar un dispositivo para cosechar hongos de manera efectiva fue una tarea compleja, explicó He. En la recolección manual, un recolector primero localiza un hongo maduro y lo separa con una mano, generalmente usando tres dedos. Un cuchillo, en la otra mano, del recolector,luego se utiliza para quitar el extremo del estipe. A veces, el recolector espera hasta que haya dos o tres hongos en la mano y los corta uno por uno. Finalmente, el hongo se coloca en una caja de recolección. Un mecanismo robótico tenía que lograr un proceso de recolección equivalente.
Los investigadores diseñaron un mecanismo robótico de recolección de hongos que incluía un "efector final" de recolección basado en un movimiento de flexión, un efector final de "posicionamiento de 4 grados de libertad" para mover el efector final de recolección, un hongoefector final de recorte de estípites y un sistema de control electroneumático. Fabricaron un prototipo a escala de laboratorio para validar el funcionamiento del mecanismo.
El equipo de investigación utilizó un mecanismo de ventosa para engancharse a los hongos y realizó pruebas de hematomas en las tapas de los hongos para analizar la influencia de la presión del aire y el tiempo de actuación de la ventosa.
Los resultados de la prueba, publicados recientemente en Transacciones de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Agrícolas y Biológicos , mostró que el efector final de picking se colocó con éxito en las ubicaciones de destino y su tasa de éxito fue del 90% en la primera selección, aumentando al 94,2% después de la segunda selección.
El efector final de recorte logró una tasa de éxito del 97% en general. Las pruebas de hematomas indicaron que la presión del aire era el factor principal que afectaba el nivel de hematomas, en comparación con el tiempo de actuación de la ventosa, y una ventosa optimizada puede ayudar aaliviar el daño por hematomas, anotaron los investigadores. Los resultados de las pruebas de laboratorio indicaron que el mecanismo de recolección desarrollado tiene potencial para implementarse en la recolección automática de hongos.
Los hongos botón para el estudio se cultivaron en tinas en el Centro de Investigación de Hongos de Penn State en el campus de University Park. La fabricación y los experimentos se llevaron a cabo en el Centro de Investigación y Extensión de Frutas en Biglerville. Se realizaron un total de 70 pruebas de recolección para evaluar el robotmecanismo de recogida. Las presiones de trabajo del sistema neumático y la ventosa se fijaron en 80 y 25 libras por pulgada cuadrada, respectivamente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Penn State . Original escrito por Jeff Mulhollem. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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