UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DEL GOLFO DE MÉXICO “Ciencia y Tecnología que Transforman” 1.- Nombre de la propuesta Manipulador móvil sembrador de semillas controlado a distancia. 2.- Participantes y Responsabilidades dentro del proyecto Nombre de los estudiantes que participan en el proyecto David Gustavo Lazaro de la Cruz Responsabilidad de cada estudiante Líder de proyecto. Coordinar e integrar la información. Realizar reuniones para discusión e integración de resultados. Definición de objetivo general del proyecto Definición de objetivos específicos Elaboración de diseño eléctrico-electrónico y mecánico Programar un sistema que permita el control a distancia del manipulador móvil mediante el uso del software “Arduino” Rosa Libni Javier Lazaro Colaborador en el diseño de las piezas mecánicas mediante el software Inventor Análisis del mercado para la optimización y reducción de costos de los materiales 3.- Duración del proyecto: 11 semanas Integración final y simulación UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DEL GOLFO DE MÉXICO “Ciencia y Tecnología que Transforman” 4.- Objetivos Objetivos General Diseñar un manipulador móvil sembrador de semillas controlado a distancia para mejorar la eficacia y productividad del cultivo de diversos tipos de semillas, utilizando energía solar. Objetivos Específicos Diseñar las piezas mecánicas del prototipo a través del software “Inventor Profesional 2023” Montaje y ensamblado de partes mecánicas. Elaborar diagramas eléctrico-electrónicos del manipulador móvil sembrador de semillas. Hacer uso del software “Arduino 1.8.19” para la programación un sistema que permita controlar los dispositivos eléctricos-electrónicos y mecánicos del sistema robótico. Diseñar una aplicación móvil para controlar a distancia los movimientos del robot. Simular el uso y funcionamiento del manipulador móvil sembrador de semillas para asegurar que este sea capaz de cumplir el objetivo deseado 5.- Antecedentes A través de historia de la humanidad, la agricultura, ha sido una de las tareas más necesarias para la supervivencia de la sociedad y la integración de los pueblos. Pero ésta, debido a la gran cantidad de esfuerzo y tiempo que requiere, ha llevado al hombre a buscar métodos que la perfeccionen, para alimentar a cada vez más personas. Existen desafíos a considerar en el desarrollo de los robots en las actividades desde la siembra hasta la cosecha y en cada cultivo. La importancia de los robots en la UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DEL GOLFO DE MÉXICO “Ciencia y Tecnología que Transforman” agricultura debido a la demanda de alimentos, se ha convertido en un factor importante en la sociedad, por lo que el sector agrícola depende de la actualización de la maquinaria y mecanismos de automatización. En estos años se han realizado grandes avances en estos tipos de sistemas, en los que los robots articulados son una solución para estos obstáculos, dentro de los cuales los robots/ manipuladores (mayormente tipo araña o zoomórficos comprenden una parte central de investigaciones debido a su eficiencia, a fin de buscar y crear un diseño que se adapte a la topografía irregular. Existen varios diseños zoomórficos que se han encontrado adecuados para adaptarse a terrenos difíciles. Actualmente la mayor parte de las prácticas de producción en campo se centran en la utilización de equipos de gran potencia, pesados, costosos y con grandes capacidades de trabajo. Sin embargo, algunas universidades y centros de investigación de Mexico y el estado, están tratando de aprovechar las fenomenales posibilidades que ofrecen los avances en microelectrónica, tecnologías de la información y sensorial, para rediseñar los equipos agrícolas y así, la fabricación de vehículos robotizados, ligeros, inteligentes, autónomos y relativamente baratos, los cuales en su mayoría consisten de un excavador de hoyos y una compuerta despachadora de semilla, mediante el uso energía eléctrica. En caso de lugares de difícil acceso o peligroso para seres humanos u otro tipo de vehículos los robots araña están destinados a la exploración/reconocimiento ya que son capaces de desplazarse sobre cualquier tipo de superficie. Las investigaciones aplicadas sobre los robots agrícolas comenzaron hace más de 25 años, ha sido recientemente cuando el desarrollo de diferentes “tecnologías facilitadoras” asociadas a las tecnologías de la información y comunicaciones (TIC) han permitido un progreso sustancial en su desarrollo, la manera de control tiene ya una mejora y es estable. 6.- Justificación del Proyecto La justificación de este proyecto se basa en que actualmente la producción agrícola en el mundo enfrenta el gran reto de generar alimentos suficientes UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DEL GOLFO DE MÉXICO “Ciencia y Tecnología que Transforman” para las futuras generaciones, sin perjudicar el medio ambiente o las interacciones sociales, es por esto que el manipulador móvil sembrador de semillas controlado a distancia debe ser creativo e innovador para contribuir incluso a mejorar el ambiente en el que se desarrolla. El principal objetivo de Tabasco, México debe ser mejorar la productividad, con una herramienta más eficaz, factor para aumentar el nivel de vida de las personas y un crecimiento continuo. En nuestro estado existe un programa social a fin de priorizar el rescate del campo para convertirlo en un pilar del desarrollo nacional y, sobre todo, en una fuente de bienestar para las familias que habitan en los territorios rurales, la implementación de este manipulador móvil sembrador de semillas facilitaría mas esta encomienda, se plantarían en menor tiempo y costo de inversión, asimismo que está diseñado para funcionar con energías limpias, en este caso, la energía solar, además puede ser utilizado por cualquier persona que coseche en sus propiedades o campos de cultivos. Es una maquinaria que puede elaborarse de manera local, con el uso del prototipo diseñado, que podrían ayudar a mejorar las condiciones laborales de nuestros agricultores e incrementar la producción y competitividad de nuestros sembríos. 7.- Metodología Propuesta de diseño del manipulador movil sembrador de semillas. Una vez que se analizaron algunos modelos de robots en cuanto a: componentes, tipo de movimiento, mecanismos, programación, sensores, alimentación, complejidad, costos, disponibilidad de materiales, autonomía y aplicaciones. Se procederá a realizar una propuesta de diseño de robot sembrador según las necesidades y los tipos de suelos de la región de Tabasco Por consiguiente, a continuación, se destacan y colocan algunas características mecánicas y electrónicas fundamentales a considerar para el diseño de este robot, tomando en cuenta la edafología de la citada región, la cual se basa en los siguientes tipos de suelos: Phaeozem (27%), Cambisol (13%), Durisol (4%), Fluvisol (2%) y Leptosol (1%) (INEGI). UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DEL GOLFO DE MÉXICO “Ciencia y Tecnología que Transforman” Para los citados tipos de suelos, la profundidad de siembra del manipulador movil a desarrollar debe ser regulable de 10 a 15 cm, para semillas de 5 mm de diámetro, esto va ser posible a través de un mecanismo de tornillo sinfín con un perno ajustable. Es importante mencionar que el flujo de semillas debe ser constante a medida que el manipulador se desplaza por el terreno, tomando en cuenta un monto de 3-4 semillas a sembrar; a diferencia de los modelos existentes, deben ser pequeñas, las cuales comprenden un ancho total de 60 cm, para poder sembrar fácilmente sin problemas de movilidad a través de los surcos del terreno, y una altura de 70 cm, para darle estabilidad al diseño realizado. Este diseño debe garantizar el correcto funcionamiento y desplazamiento del móvil a través del terreno, sin importar el tipo de suelo en el cual se encuentre, es por ello que se propone el uso de una banda tipo oruga de 25 cm de ancho, acoplado a 4 rodillos dentados que van unidos a los 4 servomotores eléctricos de corriente directa a emplear para su movimiento. Por lo cual este dispositivo deberá estar diseñado, mediante un sistema de amortiguamiento, para soportar un peso inicial de 600 gramos aprox. de semillas, para así cubrir una longitud de 260 metros aproximados lineales La alimentación eléctrica del manipulador móvil sembrador debe ser portátil y compacta, por lo cual es conveniente implementar un sistema fotovoltaico de panel solar que proporcione voltaje de CD a Mamp., para que posteriormente se meta a una etapa de regulación de voltaje y se puedan obtener voltajes de CD de 3.3V, 5V, 9V, 12V y -12V. Los cuales se emplearán para alimentar los circuitos, tarjetas, servomotores, sensores etc En cuestión de transmisión del movimiento se emplearán los servomotores mg995, configurados previamente como tipo rueda y controlados por el software Arduino versión 1.8.19. El uso de sensores, ultrasónico, acelerómetros, etc, es fundamental para poder realizar el proceso de siembra. Para procesar y manipular toda esta información, en primera instancia se necesita de un controlador arduino para el ajuste de la dirección, tracción y dosificación de las semillas, y en segunda estancia diseñar un programa móvil con las características y requerimientos necesarios para controlar el manipulador móvil sembrador de semillas. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DEL GOLFO DE MÉXICO “Ciencia y Tecnología que Transforman” 8.- Resultados y/o Productos esperados Diseño de un prototipo manipulador móvil sembrador de semillas controlado a distancia, accesible, eficiente y sustentable que realice el trabajo de los mecanismos ya existentes de manera más optima. 9.- Programa de actividades. Se incluye al final del documento 10.- Contribuciones a la sociedad: Con el proyecto “Manipulador móvil sembrador de semillas controlado a distancia. Se compromete a ayudar a las personas agricultoras del estado de tabasco a tener una eficiente siembra de semillas, reduciendo su tiempo de sembrado, costos y aumentando la producción de diversas semillas, así como cuidando el medio ambiente utilizando energías limpias para su funcionamiento.
