Design of a Cartesian Robot for Agro-Food Applications

Nella tesi si affronta il problema della progettazione di un sistema meccatronico fortemente automatizzato per applicazioni agricole. In particolare il progetto è rivolto alla costruzione di una macchina per l’attività di raccolta automatizzata di teste di broccoli disposte in filari presenti in campo coltivato. Il fine dello studio, tramite l’applicazione su un vegetale specifico, è l’introduzione di tecnologie di uso ormai comune nel campo industriale in un settore tradizionalmente poco sensibile all’innovazione come quello agricolo. La progettazione deve quindi tenere conto di diverse problematiche di natura differente a quelle tipicamente industriali ed adoperare opportuni accorgimenti. L’ideazione di un sistema essenzialmente completo e funzionale, con relativa simulazione di un tipico ciclo di lavoro, si presta successivamente ad ulteriori valutazioni non esclusivamente tecniche ma anche di tipo economico. Dopo un’analisi generale dello scenario, si è trovato idoneo l’utilizzo di un robot cartesiano montato sopra una macchina agricola guidata da un operatore. Viene concretizzato il disegno ed il dimensionamento delle varie componenti meccaniche, compreso il manipolatore. In seguito è creato un modello matematico del sistema fisico utile a simulare il funzionamento della macchina. Particolare attenzione è data al controllo del robot in quanto risultante essere la parte più critica del sistema. E’ inoltre fornito il controllo temporizzato delle varie azioni. Infine si è effettuata una simulazione al calcolatore di un tipico ciclo di raccolta su una singola testa broccolo. Il vegetale, riconosciuto dalla macchina, viene raccolto secondo una sequenza di azioni sincronizzate tra loro e depositato in un punto specifico nel raggio di azione del robot. Sono inoltre forniti elementi sugli aspetti simulativi e sull’integrazione tra varie componenti del sistema complesso.