Incorporación de tecnología robótica industrial convencional al proceso de injerto de plántulas hortícolas

Resumen

El injerto es una técnica de mejora de producción vegetal, comúnmente aplicada al cultivo intensivo de hortalizas, y cuyo objetivo principal es la lucha contra enfermedades causadas por patógenos de suelo. La producción de plántulas injertadas es un trabajo repetitivo e intensivo, donde la tarea es habitualmente realizada a mano. La tasa de éxito depende en la mayoría de los casos, no sólo de las variedades empleadas, condiciones de cultivo y técnica de injerto utilizada, sino que también se ve influenciada por el grado de concentración del trabajador, la velocidad de trabajo, su experiencia, destreza y habilidad. La demanda de plantas injertadas para cultivos protegidos bajo invernadero es cada vez mayor, y para cultivos de solanáceas, tales como el tomate (Solanum lycopersicum), se ha generalizado el uso de la técnica de injerto de empalme. La automatización mediante robotización de este proceso es más que una necesidad, y la presente tesis de investigación analiza y desarrolla, de modo experimental, como hacer frente a este desafío mediante el uso de robótica industrial convencional apoyada por sencillos equipos auxiliares que ayuden a la consumación de la tarea del injerto. Durante las últimas tres décadas la automatización del proceso ha evolucionado lentamente, y el desarrollo de máquinas semiautomáticas o completamente automatizadas de injerto de plántulas se ha materializado en unos pocos modelos comerciales con dispar índice de aceptación. En oposición a estos desarrollos, nuestra investigación utiliza como base de trabajo robots industriales convencionales, como tecnología asentada y madura en otros campos, aplicada al área de injerto de plántulas. El sistema de estudio está constituido por dos brazos industriales funcionando de manera coordinada y apoyados por unidades auxiliares sencillas, que consuman la tarea de injerto mediante la técnica de empalme, sustituyendo por completo la labor humana. En el proceso, ambos robots toman con precisión las plántulas patrón y variedad desde bandejas de plántulas madre. Cada robot opera de manera independiente, manejando cada una de las plántulas, y portándolas hasta el punto donde se efectúa una disección a bisel del tallo por dos equipos de corte que nos permiten desprendernos de las partes no útiles, es decir, de la parte inferior en la variedad y de la parte superior en el patrón. Una vez realizado el corte, cada uno de los robots porta las partes útiles de las plántulas hacia la zona de unión, donde el injerto quedará consumado cuando las plantas estén ubicadas en contacto íntimo entre ellas, así como el clip de injerto colocado presionando sobre las mismas y garantizando la unión. Finalmente, uno de los robots, deposita el injerto en una nueva bandeja de salida. A lo largo de la presente tesis han sido estudiadas distintas alternativas de trabajo, de modo que optimizasen le proceso robotizado de injerto. Para ello, en una primera fase se estudió la influencia combinada del ángulo de corte y de la diferencia de diámetros entre plántulas en el éxito de injerto de tomate mediante el uso de la técnica de empalme. Así mismo se estudió la influencia del ángulo de corte en la velocidad de sanación del injerto. Una segunda fase se centró en el estudio del comportamiento de diferentes estrategias de unión usando tecnología automatizada para la técnica de injerto de empalme. Finalmente, y mediante la aplicación sobre el equipo de los resultados anteriores se analizó la tasa de éxito en función de distintas velocidades de trabajo del sistema.