Estudo de caso
Ajudar a Carbon Robotics a expandir as capacidades do LaserWeeder
Figura 1 – LaserWeeder G2-600 com lagartas em solo pantanoso
Como Andros Engineering transformar um desafio de mobilidade no terreno numa solução prática e exequível em termos de fabrico para a remoção de ervas daninhas por robótica da próxima geração.
A Carbon Robotics está a mudar a forma como os agricultores controlam as ervas daninhas. O seu LaserWeeder combina visão computacional e IA profunda
aprendizagem automática, robótica e lasers para identificar culturas e ervas daninhas em tempo real, eliminando depois as ervas daninhas sem recurso a herbicidas nem perturbação do solo. Mas, tal como acontece com qualquer máquina agrícola avançada, o sucesso no terreno depende de mais do que apenas a tecnologia de base. Uma máquina que funcione em diferentes regiões, tipos de solo, espaçamentos entre fileiras e sistemas de cultivo tem também de se deslocar de forma fiável, adaptar-se rapidamente e apoiar os operadores em condições reais de produção.
Foi aí que Andros Engineering em cena. A Andros passou décadas a conceber
e o fabrico de equipamento agrícola concebido para utilização real no terreno. Para a Carbon Robotics, essa experiência prática no terreno, a capacidade de conceção mecânica, a profundidade de fabrico e o apoio à produção ajudaram a resolver um desafio crucial: melhorar a ajustabilidade, o controlo da altura, a flutuação e a aptidão para utilização no terreno das rodas de calibração e das esteiras de calibração da plataforma LaserWeeder.
Figura 2 – Rodas de calibração prontas para envio
«Tem sido fácil colaborar com a equipa da Andros, graças à sua vasta experiência e competências, que se combinam na perfeição com os seus prazos de resposta rápidos e uma abordagem de comunicação extremamente sólida. Sempre que precisava, podia simplesmente pegar no telefone e contactar vários engenheiros da Andros.»
– Ryan Crompton, Diretor de Engenharia de Hardware
O Desafio
Fazer com que uma máquina avançada funcione em mais áreas.
O desafio da Carbon era prático e importante. O LaserWeeder precisava de manter uma altura constante da máquina, adaptar-se a diferentes espaçamentos entre linhas, suportar uma plataforma pesada e funcionar em condições de terreno mais macio. Em muitas regiões de cultivo de hortaliças, especialmente onde os produtores alternam entre diferentes culturas, configurações de canteiros e localizações, a flexibilidade no espaçamento entre linhas não é opcional. Uma máquina difícil de ajustar pode limitar os locais onde pode ser utilizada, a rapidez com que pode ser implementada e a eficiência com que se pode deslocar entre culturas.
O processo de ajuste existente criava os seus próprios problemas. Exigia várias ferramentas, um empilhador e um tempo considerável a trabalhar por baixo da máquina. Isso tornava as alterações no espaçamento entre fileiras mais lentas e mais difíceis do que o necessário.
«O principal desafio não foi apenas construir uma roda ou uma esteira; foi garantir que o resultado funcionasse na perfeição com a máquina existente da Carbon. Isso e conseguir um resultado rapidamente!»
Harrison Honerkamp, engenheiro principal da Andros Engineering
Figura 3 – Processo de maquinagem da via-guia
A Solução
Engenharia prática para condições reais no terreno
A Carbon forneceu as especificações e os desenhos CAD para a plataforma LaserWeeder. A Andros desenvolveu então, a partir do zero, os projetos da roda de calibração e do suporte da via de calibração, centrando-se nas interfaces mecânicas, na capacidade de ajuste, na resistência, na facilidade de manutenção e na facilidade de fabrico necessárias para a produção em campo.
A solução para as rodas de apoio utilizava rodas em tandem com regulação hidráulica da altura. A Andros também desenvolveu grampos especiais que permitem deslocar mais facilmente os conjuntos para diferentes posições, ajudando os operadores a ajustar a máquina a diferentes espaçamentos entre fileiras sem a necessidade de ferramentas, equipamento de elevação ou tempo de intervenção por baixo do quadro, como acontecia anteriormente.
Para solos mais macios e uma distribuição de carga mais pesada, a Andros desenvolveu lagartas de calibro utilizando conjuntos de lagartas não motorizados, concebidos para distribuir o peso da máquina. O sistema de lagartas foi também concebido a pensar na ajustabilidade, permitindo que a máquina se adapte melhor a diferentes configurações de culturas e canteiros, reduzindo simultaneamente a pressão no solo em comparação com o apoio exclusivamente sobre rodas.
Uma decisão de engenharia fundamental foi a interface de montagem. O sistema tinha de ser suficientemente resistente para uma máquina pesada, suficientemente preciso para controlar a altura de trabalho e fácil de ajustar com segurança pelas equipas no terreno. A Andros integrou as lagartas Soucy numa estrutura de lagartas personalizada, combinando um sistema de lagartas comprovado com uma estrutura concebida especificamente para a máquina da Carbon.
«Tem sido fácil colaborar com a equipa da Andros, graças à sua vasta experiência e competências, que se combinam na perfeição com os seus prazos de resposta rápidos e uma abordagem de comunicação extremamente sólida. Sempre que precisava, podia simplesmente pegar no telefone e contactar vários engenheiros da Andros.»
– Ryan Crompton, Diretor de Engenharia de Hardware
O Processo
Colaborativo, iterativo e rápido
O trabalho seguiu um percurso de desenvolvimento direto e colaborativo: a Carbon enviou uma ficha de especificações, a Andros elaborou uma proposta, as equipas analisaram o projeto, foram incorporadas melhorias e o projeto foi aperfeiçoado até se tornar um produto pronto para utilização no terreno. Harrison Honerkamp desempenhou as funções de engenheiro principal da Andros, enquanto Tom Klippenstien prestou apoio na produção e na entrega do produto acabado. Pela parte da Carbon, Jaime Eltit atuou como responsável no terreno e Ryan Crompton liderou a conceção mecânica.
Figura 4 – LaserWeeder G2-600 com as lagartas levantadas
«A Carbon é o nosso tipo de cliente preferido no que diz respeito à AgTech: são engenheiros talentosos que precisavam de aumentar rapidamente a sua capacidade de conceção e fabrico. Mais concretamente, conseguimos oferecer conhecimentos especializados em áreas que estão relacionadas com as competências principais do cliente, nomeadamente a robótica e a IA. Proporcionar esse aumento gradual da capacidade é o nosso nicho!»
Tom Klippenstein, Superintendente de Fabrico na Andros Engineering
A colaboração também pôs em evidência um dos pontos fortes Andros Engineering: a capacidade de responder rapidamente quando a realidade no terreno revela um problema de conceção. Durante o desenvolvimento, um suporte antivibrações no sistema de rodas-guia com lagartas permitia uma deflexão excessiva sob carga. Com o
Devido ao protótipo estar prestes a ser enviado, a Andros redesenhou, fabricou e instalou um novo suporte em menos de 24 horas, permitindo que a unidade fosse enviada a tempo.
O Impacto
Maior versatilidade e um campo de visão mais amplo
O trabalho realizado na roda de calibração e na esteira de calibração ajudou a Carbon Robotics a alargar o âmbito prático de funcionamento da plataforma LaserWeeder. Com uma melhor flutuação e um suporte por esteiras, as máquinas da Carbon conseguiram aceder mais facilmente a campos mais húmidos e mais macios, alargando o período de deserbamento e aumentando o número de condições em que a máquina podia ser utilizada.
A maior capacidade de ajuste também tornou a máquina mais adaptável aos agricultores com diferentes espaçamentos entre linhas e programas de cultivo. Essa flexibilidade é especialmente valiosa para explorações agrícolas diversificadas e para agricultores que operam em várias regiões, onde as configurações dos canteiros e as condições do terreno podem variar significativamente de uma cultura ou localização para outra.
Andros Engineering sido um parceiro excecional para nós. A sua equipa atua com a rapidez e agilidade de que precisamos no terreno, ao mesmo tempo que fornece soluções de engenharia personalizadas e de alta qualidade que apoiam implementações no mundo real. Compreendem a urgência do nosso trabalho e ajudam-nos constantemente a resolver problemas rapidamente, sem comprometer a qualidade.»
– Jaime Eltit, vice-presidente de Operações no Terreno, Carbon Robotics
Para Andros Engineering, o projeto é um exemplo de como a empresa estabelece parcerias com empresas de tecnologia agrícola que precisam de mais do que um protótipo. Estas empresas precisam de equipamento que possa ser construído, ajustado, submetido a manutenção e no qual se possa confiar em condições de campo exigentes. Para a Carbon Robotics, a colaboração ajudou a transformar um desafio de suporte mecânico numa solução pronta para o campo, em consonância com a missão da empresa: proporcionar aos agricultores ferramentas avançadas que funcionem no mundo real.
Para mais informações, contacte Andros Engineering 805-227-2801