L'image ci-dessous n'est ni un rendu conceptuel ni un prototype de laboratoire. Il s'agit d'un effecteur fonctionnel conçu par l'un de nos clients : une tête de coupe robotisée permettant de récolter les cultures de manière autonome en saisissant et en sectionnant les tiges des plantes. Au cœur de ce mécanisme se trouve… Actionneur linéaire Actuonix P16, qui actionne la lame de ciseaux chargée de couper les tiges des plantes.
Le P16 est utilisé dans diverses autres applications créatives, mais la robotique agricole est devenue l'un de ses domaines les plus dynamiques. Cet article présente un effecteur final conçu par un client, illustrant les performances du P16 lors de la coupe de tiges, expliquant son adéquation à cette tâche et comment le configurer pour votre propre robot de récolte.
Pourquoi la coupe des tiges est une tâche difficile à automatiser lors de la récolte
Détecter les fruits mûrs dans un environnement encombré de feuillage est souvent considéré comme le défi le plus difficile de la récolte robotisée. Bien que la commande à distance par caméra soit certainement complexe, des études en robotique agricole montrent que les défaillances de l'effecteur terminal sont une cause plus fréquente d'échecs de cueillette que les erreurs de détection. Le robot parvient souvent à identifier correctement le fruit. véritable défi elle conçoit un mécanisme fiable capable de saisir et de couper la tige sans endommager la récolte.
La coupe est plus difficile qu'il n'y paraît. Les tiges ne sont pas uniformes ; le pétiole d'une fraise peut mesurer moins de 3 mm de diamètre, tandis que celui d'un poivron peut atteindre 10 mm. Elles poussent selon des angles imprévisibles et se déforment sous la pression de la lame. Une coupe trop lente les écrase au lieu de les trancher, une lame mal alignée les fait rater leur cible. Et tout cela doit être répété plusieurs fois par jour dans une serre humide.
L'actionneur qui actionne cette pale doit fournir la force adéquate, à une vitesse constante et de manière fiable sur plusieurs cycles.
Pourquoi un mini-actionneur linéaire surpasse les options pneumatiques et hydrauliques
Lors de la conception d'un mécanisme de coupe de tiges, les ingénieurs disposent de plusieurs options, notamment un servomoteur, un vérin pneumatique ou un actionneur linéaire. Chaque solution présente des avantages et des inconvénients qu'il convient de comprendre.
Servomoteurs
Les servomoteurs constituent un premier choix naturel : compacts, largement disponibles et déjà intégrés à la plupart des plateformes robotiques, ils produisent un mouvement de rotation. La fermeture d'une pale nécessite un mouvement linéaire de poussée/traction.
Combler cet écart implique l'ajout d'une manivelle, d'une came ou d'une tringlerie à plusieurs barres. Chaque articulation et pivot supplémentaire introduit un jeu mécanique qui s'accumule dans l'ensemble, provoquant un délai de réponse de la lame. La force appliquée à l'extrémité de la lame varie également continuellement en fonction de la géométrie de la tringlerie pendant la coupe, ce qui rend la coupe de la tige difficile.
Un actionneur linéaire à entraînement direct élimine ces deux problèmes. Le mouvement est intrinsèquement linéaire, il n'y a pas de mécanisme de conversion et la force exercée tout au long de la course reste constante et conforme aux attentes.
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Cylindres Pneumatiques
Les vérins pneumatiques offrent un mouvement linéaire rapide et précis et supportent des forces de coupe élevées. Cependant, ils nécessitent généralement une infrastructure importante comprenant un compresseur, un régulateur de pression, des électrovannes et des conduites d'air. Sur un robot agricole mobile ou une moissonneuse-batteuse de serre, l'acheminement d'air comprimé vers un bras mobile s'avère complexe.
Petits actionneurs linéaires
Un petit actionneur linéaire vous donne Mouvement linéaire direct de poussée/traction sans mécanisme de conversion nécessaire. Il fonctionne en 12 V CC, alimenté par la même source que le reste du robot. Le moteur, le réducteur et la vis-mère sont intégrés dans un seul bloc compact ; aucun câblage externe, montage ou entretien n’est donc nécessaire. Avec le modèle adéquat doté d’un système de retour d’information de position intégré, le contrôleur connaît précisément la position de la lame à chaque instant de la coupe.
Pour les effecteurs agricoles où le poids, l'espace et la simplicité sont essentiels, il s'agit véritablement de l'une des solutions les plus propres disponibles.
Au cœur de la configuration client : comment le P16 alimente cet effecteur terminal
Le cadre
Le boîtier semble être imprimé en 3D en polymère gris. La plaque de base plate située en dessous sert d'interface de fixation à la bride du bras du robot.
L'actionneur P16
Le petit vérin linéaire P16 est le bloc rectangulaire noir monté au centre du châssis. Le positionnement côte à côte du moteur et du réducteur explique sa compacité par rapport au vérin Actuonix série L, qui utilise une configuration en ligne pour une course identique, tout en offrant une vitesse et une force supérieures. La tige se prolonge vers l'avant et se fixe directement au bras articulé grâce à un support de montage en acier inoxydable et des vis de pivot, assurant ainsi une liaison mécanique simple et directe.
Pour cette application, le client a sélectionné le (P16-50-256-12-P) et de 256:1 variante d'engrenage avec une course de 50 mm fonctionnant sous 12 V. P série fournit un signal de retour de position utilisé avec le (Conseil d'administration d'Actuonix LAC), ce qui permet au contrôleur de surveiller la position de la lame tout au long du cycle de coupe. 256:1 Le système d'engrenage a été choisi pour compenser les variations de diamètre des tiges selon les plantes et les stades de croissance, sans nécessiter de modifications de la structure. La course de 50 mm convenait à la géométrie compacte du mécanisme à ciseaux visible sur les images, sans allonger inutilement l'ensemble.
La lame de ciseaux
Deux lames en acier inoxydable sont fixées à l'avant de l'ensemble. Lorsque la tige P16 s'étend, le bras de lame mobile pivote autour de son axe et les lames se referment. Inverser la polarité rétracte la tige et ouvre les lames, prêtes pour la coupe suivante. Grâce au faible bras de levier entre l'axe et l'extrémité de la lame, la géométrie de la liaison concentre la force au point de coupe, ce qui est particulièrement utile pour les tiges épaisses ou résistantes.
Choisir le bon rapport de transmission P16
C'est la décision la plus importante. La P16 est disponible en trois rapports de transmission, chacun adapté à des exigences de coupe différentes. 256:1 Le système d'engrenage délivre une force allant jusqu'à 300 N, ce qui le rend parfaitement adapté aux cultures à tiges épaisses ou robustes comme la tomate, le concombre et le poivron. C'est cette variante qui a été utilisée dans le prototype présenté dans cet article.
Le 64:1 Elle se situe au milieu de la gamme et convient parfaitement aux tâches de coupe légères sur des cultures comme les fraises, les herbes aromatiques, les légumes-feuilles et les fleurs coupées dont le diamètre de la tige est plus faible.
Le 22:1 peut convenir aux applications à tiges très fines en fonction des exigences spécifiques de la culture et de la coupe.
Lors du choix de la variante P16 appropriée, il convient de bien réfléchir à la longueur de course et à la compatibilité des entrées de commande. La P16 est disponible en Courses de 50 mm, 100 mm, 150 mm et 200 mm Cela dépend de la géométrie de la liaison de l'effecteur. La compatibilité de l'entrée de commande avec le système existant (relais simple, carte LAC ou récepteur RC) doit également être prise en compte.
Utilisez le bouton Outil de sélection d'actionneur pour trouver la configuration P16 exacte qui correspond aux exigences de l'application.
Article connexe: Tableau comparatif des actionneurs : Spécifications complètes de tous les modèles
Prêt à construire votre effecteur agricole ?
La réalisation présentée sur ces images illustre les possibilités offertes par l'association d'un actionneur bien choisi et d'un effecteur terminal ingénieusement conçu. L'actionneur linéaire Actuonix P16 assure une découpe fiable, reste suffisamment compact pour s'intégrer à un effecteur terminal multifonction et offre les options de contrôle nécessaires à son intégration dans toute structure en cours de construction.
Commence avec le page produit P16 pour comparer les longueurs de course et les rapports de transmission, ou utiliser le outil de sélection d'actionneur pour affiner votre recherche en fonction de vos besoins en matière de force, de vitesse et de contrôle. Si vous souhaitez discuter d'une conception spécifique de culture ou d'effecteur, entrer en contact avec notre équipeNous sommes toujours heureux de vous aider à trouver ce qui vous convient.
Démonstration de coupe de tiges robotisée
QFP
Quelle force d'actionnement est nécessaire pour couper les tiges des plantes lors de la récolte robotisée ?
La force nécessaire dépend du type de culture et du diamètre de la tige. Les tiges tendres, comme celles des fraises ou des herbes aromatiques, requièrent une force de coupe relativement faible, tandis que les cultures telles que les tomates, les concombres ou les poivrons peuvent nécessiter une force nettement supérieure en raison de leurs pédoncules plus épais. Les actionneurs utilisés dans les outils de récolte doivent donc délivrer une force constante et un mouvement précis afin de couper les tiges proprement, sans endommager la culture.
Comment choisir le bon actionneur linéaire pour un outil de récolte robotisé ?
Le choix du bon actionneur dépend de forcer nécessaire pour couper la tige, le longueur de course nécessaire au mécanisme de coupe, et le vitesse requise pour le cycle de récolte. Il est également important d'assurer la compatibilité avec le système de commande du robot et l'environnement d'exploitation. Les solutions compactes comme la série P16 intègrent le moteur, le réducteur et la vis-mère dans une seule unité, ce qui facilite leur intégration dans les effecteurs robotisés.
Quelles cultures les effecteurs terminaux de coupe de tiges robotisés peuvent-ils récolter efficacement ?
Les effecteurs robotisés de coupe de tiges sont couramment utilisés pour les cultures où les fruits ou les fleurs poussent sur une tige distincte, comme tomates, concombres, poivrons, fraiseset des fleurs coupées comme les roses. Le mécanisme de coupe doit s'adapter aux variations d'épaisseur, d'angle et de rigidité des tiges pour réaliser des coupes nettes. Ces effecteurs terminaux ne se limitent pas à ces cultures et peuvent être adaptés à de nombreuses autres applications de récolte de tiges.
Explorez les actionneurs P16 pour la robotique agricole
L'actionneur Actuonix P16 offre une taille compacte, une force élevée et de multiples options de contrôle pour les systèmes de récolte robotisés. Visitez le page produit P16 or Contacter notre équipe. pour discuter de votre candidature.
