En este proyecto se desarrolla un sistema robótico acoplado a una garra multiarticulada para realizar, de forma eficiente y continua, el control de calidad del crecimiento de los plantines en viveros industriales de la región La Libertad-Perú. Una etapa crítica en el trabajo de un vivero industrial es el control de calidad del crecimiento de los plantines, puesto que de ello depende que se desarrolle como una planta productora de frutos con calidad de exportación. En general, en el Perú, el control de calidad se basa en el uso de recurso humano especializado (no cualquier operario puede realizar el control de calidad), lo que se convierte en un problema cuando este recurso humano no está disponible en la cantidad que demanda la producción, lo cual genera cuellos de botella y merma la productividad. Una solución a este problema pasa por el desarrollo de un sistema robótico que incluye el diseño, simulación e implementación de la parte mecánica, eléctrica y electrónica, así como los algoritmos para la generación del movimiento del robot a fin de que cumpla un trabajo deseado. Adicionalmente, el sistema robótico contará con un sistema de visión artificial que se encargará de adquirir información del crecimiento de los plantines, los que luego serán procesados y comparados con una base de datos deseada (otorgada por los viveros industriales). Como resultado de ello, los plantines serán clasificados de buena, regular o mala calidad; los dos primeros serán trasladados a diferentes bandejas contenedoras y los de mala calidad serán desechados.  http://t.ly/hva2

La agroindustria es una actividad fundamental en la economía de los países, en especial en aquellos en vías de desarrollo, como el Perú, puesto que en los últimos años ha mantenido un crecimiento elevado y sostenido. Uno de los elementos fundamentales para lograr esta dinámica positiva es el vivero industrial que actúa en la fase inicial del ciclo de trabajo de las empresas agroindustriales proveyéndolas de plántulas o plantines (estado primario de las plantas productoras) con la cantidad y calidad que garantice una producción que satisfaga la demanda del mercado. Una etapa crítica en el trabajo de un vivero industrial es el control de calidad del crecimiento de las plántulas, puesto que de ello depende que se desarrolle como una planta productora de frutos con calidad de exportación. En general, en el Perú, el control de calidad se basa en el uso de recurso humano especializado (no cualquier operario puede realizar el control de calidad), lo que se convierte en un problema cuando este no está disponible en la cantidad que demanda la producción y se generan cuellos de botella y una merma en la productividad.

Así, en este proyecto nos centramos en los viveros industriales de la región La Libertad-Perú, pues es la región de mayor actividad agroindustrial en arándanos, paltas, tomates, espárragos, ajíes, alcachofas, entre otros. Acciones propias del control de calidad del crecimiento de un plantín, como insumo para agroindustrias, son verificar la altura y grosor de los tallos, el número de hojas de la plántula, el desarrollo de las raíces, lo cual implica acciones de observación visual y trasplante (coger y dejar) de la plántula hacia diferentes bandejas multi celdas (recipientes estandarizados que contienen a las plántulas) según cumplan los estándares de calidad. En los viveros industriales de La Libertad, la supervisión del crecimiento de plántulas por parte de los operarios tiene lo siguientes tres resultados: buena calidad, calidad media (plántula recuperable) y mala calidad (plántula desechable); en los dos primeros casos se los ubica en bandejas específicas para cada calidad y en el tercer caso simplemente son desechadas.

En el caso de plantines de alcachofa en los viveros industriales de la región La Libertad, se producen en promedio desde unos 400 millones a 72 plantines por bandeja con 300-400 bandejas / 8 horas / Obrero con Sueldo obrero: 950 soles / Mes (referencia, vivero Agrogenesis), lo que luego se distribuye a diferentes empresas nacionales e internacionales. En estas proporciones, el control de calidad del crecimiento del plantín exige una cantidad considerable de recurso humano capacitado para realizar correctamente el trasplante de los plantines con la finalidad de uniformizar al 100 % todas las bandejas multiceladas. Según fichas técnicas, se requiere ocho trabajadores capacitados dedicados exclusivamente al control de calidad en una sola nave de un vivero industrial.

Por lo tanto, si el recurso humano especializado es reemplazado por uno de poca experiencia, entonces es muy frecuente encontrar bandejas multiceladas con plantines de mala calidad o simplemente ausencia de plantines en algunos de los hoyos que forman la bandeja multicelada, lo que conlleva a la devolución por parte del cliente generándose la perdida correspondiente. Según datos del vivero industrial AgroGenesis (uno de los más importantes de La Libertad) y AgroIndustrial UPAO, la devolución (por parte de las agroindustrias o clientes) de bandejas multiceladas con plantines hacia los proveedores (viveros industriales) es de 15 al 18 %, ello debido a que presentan plantines con mala calidad de crecimiento o ausencia de ellos. De esta forma, presentamos la siguiente pregunta: ¿en qué medida el desarrollo de un sistema robotizado mejorará el tiempo de ejecución, fiabilidad y homogeneidad del control de calidad del crecimiento de plantines en los viveros industriales de la región La Libertad-Perú?

La automatización del control de calidad del crecimiento de los plantines permite obtener una mayor cantidad de estos con calidad de exportación y disminuye el porcentaje de devoluciones o reposiciones por parte del cliente final (agroindustrias). Adicionalmente, se debe considerar también que los costes de las semillas previamente mejoradas (que luego se convertirán en plantines) son elevados, por lo que se requiere una gestión eficiente de la misma.

Por otro lado, la implementación de un sistema robótico implica una integración de diferentes conocimientos como de tecnologías en hardware y software a través de un trabajo planificado y metódico, el cual permite a los involucrados obtener un valioso “saber cómo” (know how) para desarrollar equipos de alto impacto en la sociedad. Otra gran ventaja es que el sistema robotizado se diseñará y construirá, en gran parte, mediante tecnología libre, lo que permitirá desarrollar continuas mejoras o innovaciones sobre el producto inicial que pueden derivar en mejores prototipos con alto potencial para ser validados a bajo coste. Asimismo, es fundamental considerar el entorno donde se va a aplicar una solución tecnológica, de la misma manera que la variedad de las plántulas a cultivar (la experiencia indica que soluciones tecnológicas que funcionan bien en una región o país determinado no necesariamente tienen el mismo resultado en un país diferente), el medio ambiente, costes del proyecto, servicio post-venta y, en especial, la idiosincrasia de la gente de la zona donde se aplicará la solución tecnológica.

El sistema robótico tendrá su propio wifi (la tarjeta electrónica controladora lo permite), lo que hace programar y monitorear, vía servidor web (nube), el trabajo del robot mediante un software aplicativo que a su vez requiere integrar un conjunto de tecnologías informáticas que desarrolla una plataforma multiusuario en un servidor web (los terminales de usuario pueden ser teléfonos inteligentes, tabletas, PC, etc.) y comunicaciones del tipo Message Broker MQTT en formato JSON. Así, se diseñará un entorno de programación amigable al usuario con códigos gráficos que, mediante la aplicación Web, se conectará con el robot pudiendo programarlo, activarlo o desactivarlo de forma remota y a tiempo real. Es decir, el sistema robótico propuesto tiene características técnicas que se ajustan con la filosofía de industria 4.0.

Modalidad de proyecto: Proyecto de investigación avanzado

Los proyectos deben ser presentados de manera asociativa (con una o más entidades asociadas).

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Un coinvestigador
• Un tesista de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Subsector: Agroindustria y elaboración de alimentos

Sector: Estratégico

Lugar de ejecución del proyecto: La Libertad

Fecha de inicio:  01/12/2018

Fecha de cierre:  01/06/2021

Plazo de ejecución (meses): 30

Objetivo principal

Desarrollar un sistema robotizado para obtener resultados continuos, homogéneos y fiables, en el control de calidad del crecimiento de los plantines en viveros industriales de la región La libertad-Perú.

Objetivo específico 1

Diseñar, simular y optimizar la estructura mecánica del sistema robótico y la garra multidedos acoplada al robot mediante solido work

Objetivo específico 2

Implementar, calibrar y configurar la estructura mecánica-eléctrica-electrónica del sistema robótico y la garra multitedos, a fin de obtener un movimiento suave y estable en el tiempo

Objetivo específico 3

Desarrollar los algoritmos para el movimiento continuo y estable del sistema robótico y su garra multidedos acoplada, así como para el reconocimiento del entorno mediante el sistema de visión artificial

Objetivo específico 4

Desarrollar algoritmos de gestión remota y transmisión de data automática mediante internet de las cosas o «nube»

Institución responsable del proyecto

Universidad Privada Antenor Orrego

RUC: 20141878477

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Privado

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: La Libertad

Provincia: Trujillo

Distrito: Trujillo

Dependencias: Vicerrectorado de Investigación Línea de Automatización y Robótica; Facultad de Ingeniería, escuela de Ingeniería de Sistemas e Informática

Institución asociada

Instituto Tecnológico de la Producción (ITP)

RUC: 20131369477

Tipo de entidad: Centros de Innovación Productiva y Transferencia Tecnológica (CITEs) públicos o privados.

Régimen: Público

País: Perú

Departamento: La Libertad

Provincia: Virú

Distrito: Virú

Institución asociada

Universidad de Ingeniería y Tecnología

RUC: 20545990998

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Privado

País: Perú

Departamento: Lima

Provincia: Lima

Distrito: Barranco

Investigador principal

Nombres: Sixto Ricardo

Apellido paterno: Prado

Apellido materno: Gardini

Grado académico: Doctorado

Nombre del grado académico: Ingeniero Electrónico – Duplicado

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Dependencia: Vicerrectorado de Investigación – Línea de Automatización y Robótica

Coinvestigador

Nombres: Luis Vladimir

Apellido paterno: Urrelo

Apellido materno: Huiman

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Dependencia: Vicerrectorado de Investigación Línea de Automatización y Robótica

Coinvestigador

Nombres: Oscar Efraín

Apellido paterno: Ramos

Apellido materno: Ponce

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad de Ingeniería y Tecnología

Dependencia: Departamento de Ingeniería eléctrica

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 4

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 5

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 5

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad de Ingeniería y Tecnología

Tesista

Nombres: Tesista no identificado 5

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Gestor tecnológico

Nombres: Jordan

Apellido paterno: Ulloa

Entidad: Instituto Tecnológico de la Producción (ITP)

Coordinador administrativo

Nombres: Juan Segundo

Apellido paterno: Camino

Apellido materno: Garces

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Técnico

Nombres: Mark Alejandro Joice

Apellidos: Peralta Aleman

Entidad: Universidad Privada Antenor Orrego

Rubros financiables

• Recursos humanos (hasta 50% del monto financiado)

1. Incentivo monetario para el investigador principal y coinvestigadores: no debe sobrepasar el máximo de S/ 2,000 mensuales por investigador.
2. Pago a los tesistas: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,500 mensuales por tesista.
3. Pago al personal técnico o asistente de investigación: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,000 mensuales por técnico.
4. Honorarios o incentivos para un gestor tecnológico: no debe de sobrepasar el máximo de S/. 1,500 mensuales.

• Equipos y bienes duraderos (hasta 20% del monto financiado)

Corresponde a la adquisición de equipos menores para el proyecto de investigación.

• Materiales e insumos

1. Materiales, insumos, reactivos, accesorios, componentes electrónicos o mecánicos, bienes no inventariables.
2. Material bibliográfico, tales como manuales, bases de datos, libros especializados, otros, y/o suscripciones a redes de información (en físico o electrónico).
3. Software especializado para el desarrollo de los proyectos de investigación.

• Viajes

Corresponde a los gastos de viajes relacionados a actividades propias del proyecto de investigación.

Los gastos que aplican para este rubro son los siguientes:

1. Pasajes: terrestres, aéreos, nacionales e internacionales, en clase económica.
2. Viáticos: comprenden los gastos por concepto de alimentación, hospedaje y movilidad (hacia y desde el lugar de embarque), así como el desplazamiento en el lugar donde se realizan las actividades. El concepto de viáticos es aplicable para estancias cuya duración sea menor a los quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en el Anexo 2.
3. Manutención: comprenden los gastos de alojamiento, alimentación y movilidad local durante su permanencia en el lugar sede del objeto del beneficio otorgado, o desplazamientos relacionados con el mismo. El concepto de manutención es aplicable siempre que se trate de una estancia cuya duración sea mayor o igual a quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en la convocatoria.
4. Seguro de viaje: el seguro es de carácter obligatorio y su valor debe estar de acuerdo al precio de mercado. La cobertura típicamente incluye gastos médicos de emergencia, muerte accidental, invalidez e imprevistos logísticos durante el viaje (retraso de vuelos, demora o pérdida de equipaje, robos, etc.). El precio del seguro puede variar en función a la edad, duración del viaje y el destino. Se puede financiar hasta un máximo de S/ 2,000.

• Servicios de no consultoría.

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades de índole técnica especializada, consideradas como críticas para lograr el buen resultado del proyecto de investigación: servicios de laboratorio, colección de datos, procesamiento de muestras, análisis y diseño.

• Otros servicios

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades complementarias del proyecto de investigación, tales como:

1. Actividades de difusión:

1. Gastos de organización de taller de cierre del proyecto.
2. Costo de publicación de artículos en revistas indizadas.

• Costo de inscripción para participar en eventos o para discutir los resultados con personal interesado o calificado.

1. Actividades complementarias de la investigación:

1. Gastos de importación y desaduanaje de materiales, insumos o equipos relacionados al proyecto de investigación que se adquieran en el extranjero.
2. Gastos relacionados a la obtención del título o grado.

• Gastos relacionados a la solicitud de patentes.

1. Gastos de mantenimiento correctivo para los equipos adquiridos u otro equipo de laboratorio que deba usarse en el proyecto.

• Gastos de gestión (hasta 10% del monto financiado)

Corresponde al incentivo monetario para el coordinador administrativo, útiles de oficina y servicios de imprenta.