Advanced methodologies for the mechanical design and experimental validation of adaptive robotic platforms in precision agriculture

El objetivo de la estancia predoctoral es profundizar en los fundamentos de la mecanización agraria y su aplicación en el diseño de sistemas robóticos, con el fin de desarrollar un marco metodológico que integre criterios de ingeniería agrícola en el diseño y validación de plataformas robóticas móviles autónomas para la gestión mecánica de malas hierbas. En este contexto, la estancia abordará el análisis de los principios de funcionamiento, diseño y limitaciones de la maquinaria agrícola convencional, así como la caracterización de los requerimientos mecánicos, dinámicos y operativos de los aperos empleados en el control mecánico de malas hierbas. Este análisis permitirá formalizar las restricciones físicas y funcionales que deben incorporarse en el diseño de plataformas robóticas autónomas en entornos agrícolas reales. Asimismo, se promoverá una aproximación interdisciplinar entre robótica e ingeniería agraria, orientada no solo a la transferencia de conocimiento, sino a la generación de criterios de diseño integrados. Como resultado, se contribuirá al avance del prototipo funcional desarrollado en la tesis doctoral mediante la incorporación de modelos y principios de mecanización que mejoren su robustez, eficiencia operativa y capacidad de adaptación a entornos no estructurados. Actividades previstas y planificación temporal Fase 1 (Semanas 1-2): Análisis y fundamentación Durante esta fase inicial se realizará una revisión crítica del estado del arte en mecanización agraria aplicada al control mecánico de malas hierbas, identificando limitaciones y oportunidades de integración con sistemas robóticos autónomos. Paralelamente, se abordará el análisis de los requerimientos físicos y dinámicos que condicionan el diseño de plataformas robóticas agrícolas, incluyendo aspectos como la interacción suelo¿vehículo, la tracción, la estabilidad, los sistemas de acoplamiento y la seguridad. Fase 2 (Semanas 3-4): Caracterización experimental Se llevará a cabo un estudio experimental con maquinaria agrícola convencional, orientado a la caracterización de su cinemática, los esfuerzos de operación y su eficiencia en distintos escenarios agronómicos. Esta fase permitirá refinar los requerimientos mecánicos y operativos previamente identificados, así como establecer una base empírica sólida para el posterior desarrollo de modelos. Fase 3 (Semanas 5-6): Modelado y simulación A partir del conocimiento adquirido, se desarrollarán modelos mecánicos y funcionales de aperos agrícolas orientados a su integración en plataformas robóticas autónomas. Asimismo, se realizará el modelado y simulación mediante herramientas CAD y entornos de dinámica multicuerpo, con el objetivo de evaluar el comportamiento del sistema robot¿apero en condiciones representativas y formalizar criterios de diseño. Fase 4 (Semanas 6-8): Prototipado, integración y validación De forma parcialmente solapada con la fase anterior, se abordará el diseño y validación de soluciones de prototipado mediante tecnologías de fabricación avanzada, incluyendo impresión 3D, para la iteración rápida de componentes mecánicos. Se llevará a cabo la integración de sensores y sistemas de percepción (cámaras, GPS, LiDAR) para la monitorización del entorno y la adaptación dinámica de la actuación del apero. Asimismo, se definirán protocolos experimentales para la evaluación del rendimiento, la eficiencia y la seguridad de los sistemas desarrollados, permitiendo una validación preliminar de las soluciones propuestas. Actividades transversales Se fomentará el intercambio científico con investigadores del centro receptor, orientado a la validación de los enfoques metodológicos y a la consolidación de un marco de diseño interdisciplinar. Como resultado final, se llevará a cabo la elaboración de un artículo científico derivado de los resultados obtenidos durante la estancia, así como la integración estructurada de los avances en el desarrollo de la tesis doctoral.