Desarrollo de una tecnologia de cosecha selectiva de café arabica aplicando vibraciones de alta frecuencia

  • Rodríguez Sotelo, José Luis (PI)
  • Tinoco Navarro, Héctor Andrés (PI)
  • Ocampo López, Olga Lucia (CoI)
  • Pereira, Daniel Augusto (CoI)
  • Arizmendi Pereira, Carlos Julio (CoI)
  • Peña Bustos, Fabio Marcelo (CoI)

Project: ResearchApplied Research

Project Details

Description

CONFORMACIÓN DEL EQUIPO DE INVESTIGACIÓN

GRUPOS DE INVESTIGACIÓN

-AUTOMATICA - COL0011367(A) /Universidad Autónoma de Manizales.
-DISEÑO MECÁNICO Y DESARROLLO INDUSTRIAL - COL0050507(A)/Universidad Autónoma de Manizales.
-CONTROL Y MECATRÓNICA - COL0068009 (A1)/ Universidad Autónoma de Bucaramanga.

INTEGRANTES
1.José Luis Rodríguez Sotelo. Investigador Asociado/COLCIENCIAS 2018.
Grupo: AUTOMATICA - COL0011367(A) /Universidad Autónoma de Manizales
Rol: Investigador Principal
Dedicación: 12 Horas/semana
Funciones: Análisis en tiempo real de respuesta en frecuencia de frutos, Diseño e implementación de sistema de excitación
de frutos, gestión y seguimiento de las etapas del proyecto. Dirección estudiante de doctorado.

José Luis Rodríguez Sotelo (Ipiales, Colombia 1979) obtuvo título de Ingeniero Electrónico (2002) de la Universidad Nacional de Colombia
sede Manizales (UNAL), realizó estudios de maestría en Automatización Industrial (2004) en la Universidad Nacional de Colombia sede
Manizales (UNAL) y finalizó el Doctorado en Ingeniería con énfasis en Automática (2010), en la Universidad Nacional de Colombia sede Manizales (UNAL).

Desarrolló actividades de docencia e investigación en la Universidad Nacional de Colombia en 2002, Realizó una pasantía doctoral en el
desarrollo de un prototipo embebido para análisis y proceso de biopotenciales en la Universidad Politécnica de Valencia en 2007 y 2009.
A partir del 2005 se vincula a la Universidad Autónoma de Manizales (UAM), donde ha impartido más de 25 cursos de pregrado relacionados
con electrónica digital, análoga, sistemas embebidos, modelos computacionales, procesamiento de señales, entre otros. Ha impartido cursos
de maestría y doctorado en el área de investigación, procesamiento de señales, análisis de datos y sistemas inteligentes. Ha sido coordinador
del grupo de investigación Automática, clasificado en categoría A. Como también de la maestría en mecatrónica y control. Ha dirigido y co-dirigido más de 20 tesis de pregrado y 3 tesis de maestría.

Actualmente es profesor e investigador asociado, es coordinador del Doctorado en Ingeniería y coordinador de la línea de investigación en
Automática del Doctorado en Ingeniería en la UAM. Dirige actualmente tesis de maestría y doctorado en la maestría en ingeniería y el
doctorado en ingeniería en la UAM respectivamente, en las áreas de control, procesamiento de señales y sistemas embebidos. Sus intereses
se encuentran en la optimización de algoritmos de procesamiento de datos, especialmente en el análisis de ruido en sistemas electrónicos,
técnicas de filtrado y caracterización, análisis en frecuencia, y reconocimiento de patrones.

Héctor Andrés Tinoco Navarro. Investigador Asociado/COLCIENCIAS 2018

Grupo: DISEÑO MECÁNICO Y DESARROLLO INDUSTRIAL - COL0050507(A)/Universidad Autónoma de Manizales
Rol: Investigador Principal
Dedicación: 12 Horas/semana
Funciones: Análisis de vibraciones, modelación y simulación por elementos finitos de sistemas biológicos (Frutos y sub-sistemas), evaluación experimental y análisis de resultados. Dirección estudiante de maestría.

Hector Andres Tinoco Navarro (Manizales, Colombia 1982) obtuvo título de Ingeniero Mecánico (2005) de la Universidad Autónoma de
Manizales (UAM), posee una Maestría en Ingeniería Mecánica (2011) con énfasis en mecánica de sólidos y diseño mecánico del
Departamento de Mecánica Computacional de la Universidad de Campinas (UNICAMP, Brasil). Obtuvo el premio de movilidad (Banco
Santander) en calidad de pasante investigador en temas de estructuras inteligentes en el Departamento de matemática aplicada de la
Universidad Complutense de Madrid (UCM, España) en 2009. En 2012, obtuvo financiación de Larsen and Nielsen Fonden para trabajar en
un proyecto de investigación relacionado con métodos numéricos para el diseño de estructuras compuestas con University of Southern
Denmark (SDU, Dinamarca 2012-2013) y University of Newcastle (Australia, 2013). Adicionalmente, en Czech University of Life Sciences in
Prague dirigió una tesis (pregrado) en calidad de investigador-Consultor (2011). Desde 2007 ha estado vinculado al Departamento de
Mecánica y Producción de la UAM y desde el año 2017 trabaja como investigador Junior (grupos High Cycle Fatigue y Multiscale Modelling
and Measurements of Physical Properties ) en el Institute of Physics of Materials adscrito a la Academia de Ciencias de la República Checa y
como estudiante doctoral de Brno University of Technology-Central European Institute of Technology (CEITEC)

Los principales intereses de investigación de acuerdo a sus trabajos publicados son mecánica computacional, bio-estructuras, problemas
multifísicos, estructuras inteligentes, vibraciones, monitoreo de la integridad estructural, mecánica de fractura y optimización aplicada .
Publicaciones relacionadas con el proyecto:

Olga Lucía Ocampo López. Investigador Asociado/COLCIENCIAS 2018
Olga Lucía Ocampo López. Investigador Asociado/COLCIENCIAS 2018
Olga Lucía Ocampo (Filadelfia, Caldas 1972) obtuvo título meritorio de ingeniera Química (1994) de la Universidad Nacional de Colombia sede
Manizales; Especialización en Ciencia y tecnología de Alimentos (1996), Especialización en Ingeniería Ambiental con énfasis en Sanitaria
(1998); Maestría en Ingeniería Química (2012); Doctorado en Ingeniería - Línea Automática (2018). Con 20 años de experiencia en el sector
de alimentos y bebidas, de los cuales 15 años se desempeñó como asistente, coordinara y jefe de investigación y desarrollo en empresas
procesadoras y exportadoras de café verde, extracto concentrado de café, aceite de café, café soluble y aglomerado. Entre sus logros de
destaca el liderazgo en I+D+I en productos a base de café en la cual lideró el proceso de I+D+I para diferentes productos a base de café
destinados a mercados de exportación para Chile, Perú, Japón, Europa, USA. Ha realizado múltiples visitas de acompañamiento técnico a
empresas colombianas, latinoamericanas y europeas. Participó en los comités técnicos del ICONTEC para la elaboración de algunas Normas
técnicas de café a nivel nacional y normas de competencias laborales del SENA. Actualmente, es miembro activo de la mesa de
competitividad de Café y realiza la secretaría técnica de las mesas agroindustriales de musáceas y cítricos para Manizales y el departamento
de Caldas. Actualmente, es profesor asociado de la Universidad Autónoma de Manizales vinculada desde el 2010. Con experiencia docente e
investigativa en la Universidad de Caldas, Universidad Nacional de Colombia y Universidad Católica de Manizales la cual es reflejada en
diferentes publicaciones y presentaciones internacionales. Los principales intereses de investigación de acuerdo a sus trabajos publicados son
apropiación social del conocimiento para el sector agroindustrial, responsabilidad social empresarial, cambio y la variabilidad climática en los
sistemas productivos como el café, termodinámica de sistemas entre otros.

Fabio Marcelo Peña Bustos. Investigador Asociado/COLCIENCIAS 2018
Grupo: DISEÑO MECÁNICO Y DESARROLLO INDUSTRIAL - COL0050507(A)/Universidad Autónoma de Manizales
Rol: Coinvestigador
Dedicación: 3 Horas/semana
Funciones: Simulación por elementos finitos, Diseño mecánico, evaluación experimental y montajes, análisis de resultados.
Codirección estudiante de maestría.

Fabio Marcelo Peña Bustos Ingeniero Mecánico, Magister en Ingeniería, Materiales y Procesos de Manufactura Universidad
Nacional de Colombia. Se desempeñó como Jefe del Departamento de Mantenimiento Compañía Colombiana Automotriz S.A.
MAZDA. En la actualidad se desempeña como Docente Asociado de la Universidad Autónoma de Manizales e investigador del
Grupo de Investigación en Diseño Mecánico y Desarrollo Industrial, en el área de Diseño Mecánico y simulación mediante el
Método de Elementos Finitos. Entre los trabajos desarrollados en el área se encuentran: Optimización de Diseño de Rines de
Aluminio a Flexión mediante el método de elementos finitos desarrollado con la empresa MADEAL S.A., Optimización de Diseño
de productos Forjados mediante la simulación con elementos finitos desarrollado con la empresa HERRAGRO S.A. y Sistemas
Iniciales de fuerza en movimientos ortodónticos de canino superior derecho realizado en conjunto con el grupo de investigación en
Salud Oral INSAO de la Universidad Autónoma de Manizales.

Carlos Julio Arizmendi Pereira, Investigador Asociado/COLCIENCIAS 2018

Grupo: CONTROL Y MECATRÓNICA - COL0068009 (A1)/ Universidad Autónoma de Bucaramanga
Rol: Coinvestigador
Dedicación: 6 Horas/semana
Funciones: Desarrollo de un sistema de control automático para un arreglo de válvulas de alta frecuencia, evaluación
experimental y análisis de resultados. Codirección estudiante de doctorado y maestría.

Doctor en Inteligencia Artificial de la Universidad Politécnica de Cataluña, Ingeniero Eléctrico, Electrónico y de Telecomunicaciones de la
Universidad Industrial de Santander – UIS, es el Director del Grupo de Investigación de Control y Mecatrónica – GICYM, con categoría A1 de
la Universidad Autónoma de Bucaramanga – UNAB, en donde se desempeña como docente titular, además es investigador asociado ante
Colciencias y dicta clases al Doctorado en Ingeniería de la RED Mutis, en maestría, especialización y pregrado de la Facultad de Ingeniería.
Experiencia en investigación en inteligencia artificial y tratamiento de Señales.

Daniel Augusto Pereira. Universidad Federal de Lavras
Departamento de Engenharia/ Universidad Federal de Lavras (Brasil)
Rol: Coinvestigador
Dedicación: 4 Horas/semana
Funciones: Control robusto, control estructural, simulación por elementos finitos, Diseño mecánico, evaluación experimental,
análisis de resultados, Codirección estudiante de doctorado.
Daniel Augusto Pereira (Goiania, Brasil, 1983) obtuvo un título de pregrado en Automatización y Ingeniería de Control (2006) en la Universidad
de Campinas (UNICAMP-Brasil), una maestría (2008) y un doctorado en ingeniería mecánica (2014) ambos en la universidad de Campinas
(UNICAMP). En 2016/2017, realizo en Centre de Recherche en Informatique, Signal et Automatique de Lille (CRIStAL), University of Lille,
France, un post-doctorado en el campo de daños y diagnóstico de fallas para el control de estructuras. Desde el año 2012, ha estado
trabajando como profesor e investigador en la Universidad Federal de Lavras (UFLA, Brasil), donde ha supervisado estudiantes de postgrado
en áreas relacionadas con la teoría de control. También, fue jefe del programa de ingeniería de automatización y control entre 2013-2016. Sus
principales campos de investigación son vibraciones mecánicas, modelado de sistemas e identificación, sistemas de control, control robusto,
diagnóstico de fallas, control de fallas y monitoreo de la integridad estructural.

ANTECEDENTES Y TRAYECTORIA DEL EQUIPO DE INVESTIGACIÓN SOLICITANTE EN LA
TEMÁTICA ESPECÍFICA DEL PROYECTO


El café fue introducido por jesuitas en la primera parte del siglo XIX, convirtiéndose desde 1860 en una de los principales productos de exportación de Colombia [35]. Sin embargo, desde 1960 los datos en el valor de las exportaciones de café como porcentaje del producto interno bruto (GDP) muestran que este ha dejado de ser un sector que contribuye sustancialmente a la economía colombiana, como se evidencia en la Figura 1. Desde el año 2000 las exportaciones representan acerca del 1% del GDP y esto es debido a muchos factores como tasas cambiarias, la diversificación de la economía que generalmente en el ciclo productivo ha impactado la producción de este producto. De acuerdo al Banco mundial [36], Colombia actualmente es el tercer país productor del mundo después de Vietnam y Brasil, y el mayor productor de frutos de café arábica. El gran éxito en principio de la industria del café es debido a la diversidad geográfica que Colombia presenta, ya que los valles, montañas y lugares de origen volcánico crean condiciones favorables para el cultivo de café que se destaca por sus propiedades organolépticas diferentes a los producidos por otros países.

La producción de café colombiano impacta la economía de aproximadamente 500,000 familias localizadas en 12 estados de Colombia, siendo esta reconocida internacionalmente por su calidad asociada con el aroma y sabor [4, 10]. La calidad del café depende de diversos factores, entre los cuales el proceso de cosecha garantiza, en buena parte, la calidad de la bebida final [10]. La cosecha puede ser realizada empleando métodos selectivos, picking, o no selectivos, stripping [37].
 
Para lograr los niveles de calidad requeridos por el mercado internacional, los frutos maduros son cosechados y recolectados manualmente; mientras el 2.5% de los frutos verdes son dejados. Las condiciones ideales de los cultivos de café en las montañas Colombianas son dadas entre 1200 y 1800 m.s.n.m (metros sobre el nivel del mar) a 19 y 21.5°C grados centígrados de temperatura. En Colombia, la recolección de café es una de las etapas más complejas y caras en el proceso de producción ya que las condiciones topográficas no son ideales, y la selectividad de frutos maduros y la distribución espacial limita el uso de maquinaria en sitio. Por lo tanto, es de gran interés estudiar diversas alternativas de recolección de frutos de café maduro de manera selectiva sin usar maquinaria robusta.

En décadas recientes, la recolección mecánica de frutos de café ha jugado un rol importante [5,38] en la cadena productiva de café. Especialmente, países como Brasil han tomado ventaja con respecto a la recolección ya que este proceso ha sido esencial para aumentar la capacidad operacional [39]. Gracias a la mecanización de la cosecha, Brasil continúa siendo el mayor productor mundial y ha podido ser económicamente exitoso, aún durante periodos prolongados de bajos precios internacionales. Colombia, por su parte, necesariamente tiene que ser lo suficientemente creativo e innovador para anticiparse con soluciones que posibiliten la sostenibilidad de la caficultura nacional y mantener los estándares de alta calidad a nivel internacional [33].

Varias tecnologías que utilizan vibraciones de baja frecuencia (2-30 Hz) para la recolección de frutos, han sido implementadas con éxito en cultivos de manzanas, cítricos, cereza y aceituna [19-21]. Estas tecnologías podrían aplicarse al café si superan limitaciones como la pendiente y condiciones topográficas, distribución espacial del cultivo, acceso al tamaño de árbol y la relación entre el peso y la fuerza de desprendimiento de los frutos, el uso de estas tecnologías en otros frutos depende de los factores expuestos anteriormente. En Colombia las plantaciones de café se encuentran en terrenos montañosos, y por lo tanto este aspecto se convierte en una dificultad a la hora de aplicar la mecanización por vibraciones con el éxito visto en Brasil, donde el terreno es plano [39]

Para desprender un fruto de un árbol, la fuerza de desprendimiento en la interfaz entre el fruto y el pedicelo del árbol debería tener un valor límite. Este valor es alcanzado por medio de dos técnicas, fuerzas directas en el fruto y movimientos inerciales realizados por el fruto [40]. Existen diferentes formas de desprender un fruto; podemos aplicar cargas en flexión, torsión, axial y cortante [41]. Sin embargo, no muchos de estos valores han sido reportados para el café arábica, así vemos una oportunidad en este estudio para determinar las fuerzas flexión y torsionales necesarias para desprender los frutos en el café arábica.

Diferentes clases de equipos basados en vibraciones han sido diseñados e investigados para la recolección de café aplicando movimientos en el tronco y las ramas del árbol [6,42-43]. Específicamente, en Colombia, el Centro de Investigaciones del Café, CENICAFÉ, ha avanzado en el desarrollado diferentes dispositivos mecánicos para asistir la cosecha del café [27], no obstante, los resultados obtenidos reflejan limitaciones en el alto porcentaje de frutos inmaduros recolectados y las hojas deprendidas del árbol [33], lo cual afectaría las condiciones de selectividad en la cosecha. Los dispositivos basados en vibraciones no mostraron aplicabilidad, ya que en la literatura no hay propuestas de mejora hasta hora. Esto se debe a que los resultados mostraron un bajo rendimiento en la selectividad de frutos maduros debido a que los rangos de frecuencia fueron establecidos aleatoriamente en las pruebas. Es de notar que los dispositivos propuestos hasta el día de hoy usan maquinas rotativas como fuente excitadora del árbol y estas presentan limitaciones por la frecuencia (100Hz), frecuencias mayores no han sido exploradas.

En otros países, la cosecha mecánica también ha sido realizada mediante vibraciones mecánicas; a partir de la asociación de factores como la frecuencia y la amplitud de vibración se puede transferir la energía vibracional suficiente para el desprendimiento de los frutos [6]. Los estudios de cosecha mecanizada del café apuntan a alta eficiencia en la operación siempre y cuando las vibraciones de los vástagos [44] y la velocidad operativa [43] estén correctamente reguladas y sintonizadas con las de los frutos maduros. A partir del conocimiento de las propiedades modales del sistema fruto-pedúnculo se pueden emplear niveles de frecuencia y amplitudes adecuadas para la realización de la recolección selectiva [6,15-16]. Es por esto que para el desarrollo y la mejora de las máquinas destinadas a la cosecha del café es necesario el conocimiento previo de detalles relativos a las propiedades mecánicas, geométricas y dinámicas de los frutos y arbustos de café [6,45]. En otros procesos de cosecha no selectivos, la semi-mecanización o super-mecanización ha hecho que nuevas tecnologías y mecanismos emerjan [45], que a su vez han generado cambios en los sistemas de producción cafeteros.

Desde el punto de vista de las vibraciones mecánicas, es necesario determinar las frecuencias naturales que caracterizan el sistema para excitar solo los frutos maduros en un espectro de frecuencia especifico. Lo cual ayudaría posteriormente a determinar la cantidad de energía necesaria para el desprendimiento. Recolectar frutos de café por vibraciones mecánicas requiere un conocimiento de los parámetros físicos involucrados en el desprendimiento, así como la variación en los estados de maduración. Podemos mencionar estos parámetros relacionados con las frecuencias naturales (rigidez, amortiguamiento, masa). El conocimiento de los parámetros mecánicos de cualquier subsistema del árbol de café nos permitirá obtener un rendimiento más alto en el desprendimiento de los frutos, así como la disminución en el impacto de los movimientos en el árbol (por ej., la defoliación por vibraciones y el desprendimiento de frutos verdes). Para describir el comportamiento dinámico de cualquier subsistema del café deberían conocerse las propiedades mecánicas de cada uno (por ej. fruto-pedúnculo). Con este enfoque, es más factible describir el sistema fruto-pedúnculo dado que este presenta pequeñas diferencias topológicas en comparación con la geometría del árbol [15-16, 25,42].

Recientemente, Tinoco et al [15] Llevó a cabo un análisis modal en el sistema fruto-pedúnculo para clasificar las frecuencias naturales en diferentes estados de maduración. El estudio determinó los modos de vibrar y las frecuencias naturales, llamadas frecuencias selectivas. Estas mostraron diferencias significativas entre los estados de maduración evidenciando los intervalos de frecuencia de los frutos maduros que pueden ser aislados de los frutos verdes.
El objetivo principal de este proyecto envuelve el desarrollo tecnológico de una herramienta de recolección que permita selectivamente cosechar los frutos maduros de los árboles de café arábica. Este desafío surge con el propósito de dar continuidad a procesos de estudios previamente realizados en la UNIVERSIDAD AUTONOMA de MANIZALES por el grupo de DISEÑO MECANICO Y DESARROLLO INDUSTRIAL (A) orientados a la descripción de propiedades de frutos de café arábica var. Colombia y herramientas de recolección manual. Todos los estudios reportados serian una base y un nuevo punto de partida para lograr los objetivos específicos propuestos en el proyecto propuesto. Los estudios han sido publicados en revistas internacionales ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● como Computer and Electronics in Agriculture, International Journal of Fruit Science, Simulation, entre otros. La experiencia del grupo y de los tópicos propuestos muestra la capacidad de los integrantes para el desarrollo de las actividades en la metodología, los cuales cuentan con una gran experiencia en el tema de vibraciones mecánicas soportadas por sus publicaciones y cooperación internacional.
Las publicaciones de Hector Andrés Tinoco Navarro sobre la temática central del proyecto son:

* Tinoco, H.A.; Peña F.M. 2017, “Harmonic Stress Analysis on Coffea Arabica L. var. Colombia Fruits In Order to Stimulate the Selective Detachment: A Finite Element Analysis”, Simulation (SAGE). Vol. 94, No. 1, pp. 163-174. https://doi.org/10.1177/0037549717738068
* Cardona M.J., Castrillon, O. D.; Tinoco, H.A.. 2017, “Aplicación del algoritmo Dijkstra para determinar el método óptimo de operaciones de ensamble bimanual”, Información Tecnológica. Vol. 28, No. 4, pp. 1-8. http://dx.doi.org/10.4067/S0718- 07642017000400015
* Tinoco, H.A.; Gomez, J.P.; Torres, J.; Velasco-Mejia; M.A. 2017, “Identification of Stiffness Variations in Supporting Substances of a Human Tooth Canine with a Bracket-Beam-Piezoelectric Sensor and its Electromechanical Impedance”, Future Dental Journal (Elsevier). Vol. 3, No. 1, pp. 15-21. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.fdj.2017.03.001
* Tinoco, H.A.; Ocampo, O.L., Diaz, C.A. 2017, “Performance Assessment in a Voice Coil Motor for Maximizing the Energy Harvesting with Gait Motions”, World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol. 11, No. 2, pp. 1-5.
* Tinoco, H.A. 2017, “Modeling Elastic and Geometric Properties of Coffea arabica L. var. Colombia fruits by an ExperimentalNumerical Approach”, International Journal of Fruit Science (Taylor and Francis). Vol. 17, No. 2, pp. 159-174. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/15538362.2016.1270249
* Tinoco, H. A.; Robledo-Callejas, L.; Marulanda, D.J.; Serpa, A.L. 2016. “Damage Detection in Plates Using the Electromechanical Impedance Technique Based on Decoupled Measurements of Piezoelectric Transducers”, Journal of Sound and Vibration (Elsevier). Vol. 384. 146-162. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2016.08.011
* Tinoco, H.A.; Gomez, J.P.; Torres, J.; Velasco-Mejia; M.A. 2016. “Structural Differentiation of Tooth Supporting Substances with the Electromechanical Impedance Technique”, International Journal of Mechanical & Mechatronics Engineering. Vol. 16, No. 3, 8-15.
* Tinoco, H.A. 2016, “Beam Design Based on Low Frequency Vibrations for an Energy Harvesting Purpose using a Finite Element Analysis”. International Journal of Modeling, Simulation and Scientific Computing (WorldScientific). Vol. 7(3). 1-16. DOI: http://dx.doi.org/10.1142/S1793962316400018.
*Tinoco, H. A.; Marulanda, D.J. 2015. “Damage Identification in Active Plates with Indexes Based on Gaussian Confidence Ellipses Obtained of the Electromechanical Admittance”, Journal of Nondestructive Evaluation (Springer), Vol. 34, No. 3, pp.1-16. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s10921-015-0299-3.
* Tinoco, H.A.; Ovalle, A.M.; Vargas, C.A.; Cardona, M.J. 2015. “An Automated Time and Hand Motion Analysis based on Planar Motion Capture Extended to a Virtual Environment”, Journal of Industrial Engineering International (Springer). Vol. 11, No.3, pp. 391-402. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s40092-015-0107-9.
* Tinoco, H.A.; Ocampo, D.A.; Peña F.M.; Sanz J.R. 2014. “Finite Element Modal Analysis of the Fruit-peduncle of Coffea arabica L. var. Colombia Estimating its Geometrical and Mechanical Properties”, Computers and Electronics in Agriculture (Elsevier), Vol. 108, pp. 17-27. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.compag.2014.06.011.


*Algunas publicaciones de la investigadora Olga Lucía Ocampo en la temática del proyecto son:
Salazar, K., Arroyave, A., Mauricio Ovalle, A., Ocampo, O. L., Ramírez, C. A., & Eugenio Oliveros, C. (2016). Tiempos en la recolección manual tradicional de café. Ingeniería Industrial, 37(2), 114-126.
* Ocampo-López, O. L., Castañeda-Peláez, K., & Vélez-Upegui, J. J. (2017). Caracterización de los ecotopos cafeteros colombianos en el Triángulo del Café. Perspectiva Geográfica, 22(1), 89-108.
* Ocampo-López, O. L., Ovalle-Castiblanco, A. M., Arroyave-Diaz, A., Salazar-Ospina, K., Ramírez-Gómez, C. A., & Oliveros-Tascon, C. E. (2017). Nuevo método estándar para la recolección selectiva de café. Ingeniería. Investigación y Tecnología, 18(2), 127-137. 
* Castiblanco, A. M. O., Ocampo, O. L., Galvis, J. M. T., Tabares, Á. L., & Figueroa, M. R. (2016). Estudio de movimientos en la recolección manual de naranjas en caldas, Colombia. Ingeniare, (21), 43-54.

Algunas publicaciones del investigador Fabio Marcelo Peña en la temática del proyecto son:
* Tinoco, H.A.; Peña F.M. 2017, “Harmonic Stress Analysis on Coffea Arabica L. var. Colombia Fruits In Order to Stimulate the Selective Detachment: A Finite Element Analysis”, Simulation (SAGE). Vol. 94, No. 1, pp. 163-174. https://doi.org/10.1177/0037549717738068.
* Tinoco, H. A., Ocampo, D. A., Peña, F. M., & Sanz-Uribe, J. R. (2014). Finite element modal analysis of the fruitpeduncle of Coffea arabica L. var. Colombia estimating its geometrical and mechanical properties. Computers and Electronics in Agriculture, 108, 1727.
* Gomez, J. P., Peña, F. M., Martínez, V., Giraldo, D. C., & Cardona, C. I. (2014). Initial force systems during bodily tooth movement with plastic aligners and composite attachments: A threedimensional finite element analysis. The Angle Orthodontist, 85(3), 454460.
*  Peña, F. M., & Alvarez-Vargas, C. A. (2012). DESIGN AND CONSTRUCTION OF A TORSIONAL FATIGUE TESTING MACHINE OPERATED BY INERTIAL LOADS. DYNA, 79(172), 4655.

La alianza entre el GRUPO DE AUTOMATICA (A) surge como elemento de cohesión y de la necesidad de soporte en aspectos de las señales y procesamiento de estas en las actividades experimentales correspondientes a la identificación de funciones de respuesta en frecuencia. El integrante del grupo presenta conocimientos especializados alrededor de esta temática, siendo relevante el apoyo y el interés de la sinergia para el desarrollo de las actividades correspondientes. En especial a las funciones que corresponden con la formación doctoral.

Algunas publicaciones en el área de análisis de datos y procesamiento de señales son:

* Segment Clustering for Holter Recordings Analysis. RODRIGUEZ SOTELO J.L, PELUFFO ORDONEZ D.H., LOPEZ LONDONO D., CASTRO OSPINA A., Lecture Notes In Computer Science ISSN: 1611-3349 ed: Springer Verlag, v.10337 fasc.N/A p.456 - 463 ,2017, DOI: 10.1007/978-3-319-59740-9_45.
* The shape of dementia: new measures of morphological complexity in event related potentials (ERP) and its application to the detection of Alzheimer’s disease, A. Jiménez-Rodríguez, J.L. Rodríguez-Sotelo, A.Osorio-Forero, J.M.Medina, F.Restrepo-de Mejía, Medical Biological Engineering and Computing, DOI: 10.1007/s11517-015-1283-x, Abril, 2015.
* Knee functional state classification using surface electromyographic and goniometric signals by means artificial neural networks, M. Herrera-González, G. Martínez-Hernández, J.L. Rodríguez-Sotelo, O. Avilés-Sánchez, Revista Ingeniería y Universidad, ISSN: 2011-2769, Enero-Julio (2015).
* Automatic Sleep Stages Classification Using EEG Entropy Features and Unsupervised Pattern Analysis Techniques, JL. Rodríguez-Sotelo, A. Osorio-Forero, A. Jiménez-Rodríguez, D. Cuesta-Frau, E. Cirugeda-Roldán, D. Peluffo-Ordoñez, Entropy, ISSN: 0199-4300, 16(2), 6573-6589; doi: 10.3390/e16126573, Diciembre, 2014.
* Unsupervised feature relevance analysis applied to improve ECG heartbeat clustering, J.L Rodríguez-Sotelo, D. PeluffoOrdoñez, D. Cuesta-Frau, G. Castellanos-Domínguez, Computer Methods and Programs in Biomedicine, Available online 4 June 2012, ISSN 0169-2607, 10.1016/j.cmpb.2012.04.007.
* Unsupervised classification of atrial premature hearbeats using a prematurity index and wave morphology features. J.L. Rodríguez-Sotelo, D. Cuesta-Frau, G. Castellanos-Domínguez. Medical & Biological Engineering & Computing. ISSN: 0140- 0118, Volume 47, Number 7, p.p. 731-741 / julio de 2009.
* Diseño y Simulación de un Exoesqueleto de Miembro Inferior para la Asistencia en Marcha a Pacientes con Paraplejia Flácida, M. Villalba, L. Garrido, H. Franco, N. Toro-García, JL. Rodríguez-Sotelo, VI Latin American Conference On Biomedical Engineering (CLAIB 2014), ISBN: 978-3-319-13116-0, Springer, Paraná Ríos-Argentina, Octubre, 2014.
* Region of interest extraction using redundant wavelet transform and unsupervised techniques on thermal imaging, D. PeluffoOrdoñez, B. Ortiz-Jaramillo, J. García-Alvarez, JL. Rodríguez-Sotelo, G. Castellanos-Domínguez. 10th International Conference on Quantitative InfraRed Thermography. July 27-30, Québec (Canadá), 2010..

La alianza interinstitucional con la UNIVERSIDAD AUTONOMA DE BUCARAMANGA es dada por el mutuo interés que han presentado ambas instituciones en proyectos conjuntos como el programa doctoral en red primer doctorado en Ingeniería en red de Colombia que promueve la interacción cercana con el sector productivo y con organizaciones que han tenido experiencias significativas en procesos de transferencia tecnológica y emprendimiento de base tecnológica. El grupo de investigación en CONTROL Y MECATRÓNICA (A1) cuenta con una amplia experiencia investigativa en áreas de reconocimiento automático, instrumentación y control que para el desarrollo fundamental del proyecto es una pilar de la tecnología que se propone en este proyecto.

Algunas publicaciones en el área de control y reconocimiento automático son:
* Automatic welding detection by an intelligent tool pipe inspection, C.J. Arizmendi-Pereira, Journal Of Physics: Conference Series ISSN: 1742-6596 ed: IOP Publishing Ltd. v.628 fasc.NA p.012082 - 012091 ,2015, DOI: doi:10.1088/1742- 6596/628/1/012082.
* Analysis of the respiratory flow signal for the diagnosis of patients with chronic heart failure using artificial intelligence techniques, C. Forero-González, C.J. Airzmendi-Pereira, Ifmbe Proceedings ISSN: 1680-0737 ed: Springer v.60 fasc.N/A p.481 - 484 ,2016, DOI: 10.1007/978-981-10-4086-3.

La constante interacción con investigadores internacionales ha brindado la posibilidad de compartir, ampliar y complementar la perspectiva de investigación, en áreas específicas del proyecto, como, sistemas de control, control robusto, diagnóstico de fallas, control de fallas y monitoreo de la integridad estructural.

gunas publicaciones de Daniel Augusto Pereira relacionadas con la temática del proyecto:
* Pereira, D. A., & Serpa, A. L. (2015). Bank of H filters for sensor fault isolation in active controlled flexible structures. Mechanical Systems and Signal Processing, 60, 678-694.
* Barbosa, T. S., Ferreira, D. D., Pereira, D. A., Magalhães, R. R., & Barbosa, B. H. (2016). Fault Detection and Classification in Cantilever Beams Through Vibration Signal Analysis and Higher-Order Statistics. Journal of Control, Automation and Electrical Systems, 27(5), 535-541.

General Objective

Desarrollar una tecnología de cosecha selectiva para frutos de café arábica aplicando vibraciones de alta frecuencia.

Specific Objectives

●Identificar los rangos de las frecuencias naturales del sistema fruto-pedúnculo del café arábica (cualquier variedad), en el cual los rangos de los frutos maduros se diferencien de los demás estados de maduración.
●Establecer un sistema de propagación de ondas elásticas y acústicas para el control de arreglos armónicos que generen vibraciones focalizadas de alta intensidad.
●Desarrollar un prototipo de actuación neumática (hasta 800Hz) mediante un sistema de control de propagación de ondas de alta intensidad para la excitación selectiva de frutos maduros sobre glomérulos.

StatusFinished
Effective start/end date14/05/1914/11/22

UN Sustainable Development Goals

In 2015, UN member states agreed to 17 global Sustainable Development Goals (SDGs) to end poverty, protect the planet and ensure prosperity for all. This project contributes towards the following SDG(s):

  • SDG 1 - No Poverty
  • SDG 2 - Zero Hunger

Research Areas UNAB

  • Automatización y Control

Status

  • Closing

Socioeconomic Objective

  • Agriculture