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[EN] The primary handling of food with robots calls for the development of new manipulation devices, especially when products are easily damaged and have a wide range of shapes and textures. These difficulties are even greater in the agricultural industry because the quality of the products is also checked during the manual handling process. This PhD dissertation provides solutions to these issues and helps to further introduce robotics into the handling of food. Several methods for handling food are included and analyzed, and specific solutions are proposed and then validated with prototypes. The research focuses on devices capable of adapting themselves to the shapes of the products without increasing the complexity of the mechanism. After analyzing several different solutions, the method chosen involves the use of under-actuated mechanisms, compliant mechanisms and fingers with pads filled with granular fluids. These fluids can behave as quasi-liquids or quasi-solids due to the jamming transition, which provides a soft initial grasp and can support high stresses during fast movements performed by the robot. The additive manufacturing process provides an opportunity to develop robot grippers that are lighter, simpler, more flexible and cheaper. By using this process elastic mechanisms are manufactured in a single part, which are equivalent to mechanisms with several rigid parts connected by joints. Laser sintering is employed to produce pneumatic actuators, with different types of motions, based on the elastic properties of the materials used in this manufacturing process. As a result, the systems can be simplified to achieve grippers, with several fingers, that are produced as a single part. In order to estimate the freshness and quality of agricultural products while they are being grasped, accelerometers are added to the fingers of several grippers. Accelerometers are economical and act as intrinsic tactile sensors. They can be easily embedded, thereby reducing the risk of getting damaged due to contact with the product, and allow each of the grasping phases to be identified. To achieve good performance of the accelerometers, a specific process is defined for the robot gripper, which touches the products a few times. In addition, several gripper prototypes are manufactured with diverse under-actuated mechanisms, jamming systems, and a new program that processes the signals from the accelerometers using different procedures in order to obtain parameters that can be used to estimate the quality of products. These parameters are correlated with data from destructive tests that are commonly used as a reference. The best performance of the accelerometers is achieved when the finger employs a granular fluid, a correlation coefficient of 0.937 being accomplished for the ripeness of mangoes and 0.872 for the firmness of eggplants. [ES] La manipulacion primaria de alimentos con robots precisa del desarrollo de nuevos sistemas de manipulacion especialmente cuando los productos son sensibles al dano y presentan una amplia variabilidad de formas y texturas. En el sector agroalimentario las dificultades son aun mayores ya que la manipulacion manual sirve ademas para inspeccionar los productos durante el proceso. Esta tesis aporta soluciones a estos problemas facilitando la incorporacion de la robotica. En la tesis se recopilan y analizan diversas soluciones para poder manipular alimentos proponiendo soluciones concretas que luego son validadas con prototipos. La investigacion se centra en aquellos sistemas que son capaces de auto adaptarse a las formas de los productos sin incrementar la complejidad del mecanismo. Tras analizar diversas tecnicas se propone el uso de mecanismos infra-actuados, mecanismos flexibles y dedos con fluidos granulares que, al estar encerrados dentro de una membrana, se comportan como cuasi-liquidos o cuasi-solidos gracias a la transicion jamming, permitiendo un agarre inicial suave y la posibilidad de transmitir esfuerzos elevados durante los movimientos del robot. En la busqueda de garras mas ligeras, sencillas, flexibles y economicas se aprovecha la oportunidad que brinda la tecnologia de fabricacion aditiva de material. Gracias a este proceso se fabrican mecanismos flexibles realizados en una unica pieza y que equivalen a mecanismos de garras realizados con varias piezas rigidas unidos por articulaciones. Mediante el sinterizado por laser, se fabrican actuadores neumaticos, con diversos tipos de movimiento, basados en la flexibilidad del material empleado en su fabricacion. En conjunto se simplifican los sistemas llegando a realizar garras flexibles de varios dedos fabricadas en una unica pieza. Para evaluar la calidad y frescura de los productos agroalimentarios durante el agarre se emplean acelerometros localizados en los dedos de varias garras. Los acelerometros son economicos y se comportan como sensores tactiles intrinsecos, estan fuera del contacto directo con el producto evitando desgastes por contacto y permiten identificar las distintas fases de agarre. Para lograr esto se desarrolla un proceso especifico del robot con la garra, que palpa varias veces el producto. Se fabrican diversos tipos de garra con distintas tecnologias de mecanismos infra-actuados y sistemas jamming y se programa un algoritmo original de procesado de senal que con diversas tecnicas es capaz de extraer parametros de los acelerometros que sirven para evaluar la calidad de los productos. Estos parametros son correlacionados con los datos de ensayos destructivos que son habitualmente empleados como referencia. Las mejores capacidades se consiguen empleando garras con jamming lograndose coeficientes de correlacion de 0.937 en indices de madurez con mangos y 0.872 en firmeza de berenjenas. [CAT] La manipulacio primaria d'aliments amb robots precisa del desenvolupament de nous sistemes de manipulacio especialment quan els productes son sensibles al dany i presenten una amplia variabilitat de formes i textures. En el sector agroalimentari les dificultats son encara mes grans ja que la manipulacio manual serveix a mes per a inspeccionar els productes durant el proces. Aquesta tesi aporta solucions a aquests problemes facilitant la incorporacio de la robotica. En la tesi es recopilen i analitzen diverses solucions per a poder manipular aliments proposant solucions concretes que despres son validades amb prototips. La investigacio es centra en aquells sistemes que son capacos d'auto adaptar-se a la forma dels productes sense incrementar la complexitat del mecanisme. Despres d'analitzar diverses tecniques es proposa l'us de mecanismes infra-actuats, mecanismes flexibles i dits amb fluids granulars que, tancats dins d'una membrana, es comporten com quasi-liquids o quasi-solids gracies a la transicio jamming, permetent una prensio inicial suau i la possibilitat de transmetre esforcos elevats durant els moviments del robot. En la recerca d'urpes mes lleugeres, senzilles, flexibles i economiques s'aprofita l'oportunitat que brinda la tecnologia de fabricacio additiva de material. Gracies a aquest proces es fabriquen mecanismes flexibles realitzats en una unica peca i que equivalen a mecanismes d'urpes realitzats amb diverses peces rigides unides per articulacions. Mitjancant el sinteritzat per laser, es fabriquen actuadors pneumatics, amb diversos tipus de moviment, basats en la flexibilitat del material emprat en la seva fabricacio. En conjunt es simplifiquen els sistemes arribant a realitzar urpes flexibles de diversos dits fabricades en una unica peca. Per a avaluar la qualitat i frescor dels productes agroalimentaris durant la manipulacio s'empren accelerometres localitzats en els dits de diverses urpes. Els accelerometres son economics i es comporten com a sensors tactils intrinsecs, sense estar en contacte directe amb el producte evitant desgastos per aquest motiu, i permeten identificar les diferents fases d'prensio. Per aconseguir aixo es desenvolupa un proces especific del robot amb l'urpa, que palpa diverses vegades el producte. Es fabriquen diversos tipus d'urpa amb diferents tecnologies de mecanismes infra-actuats i sistemes jamming i es programa un algoritme original de processat de senyal que, amb diverses tecniques, es capac d'extreure parametres dels accelerometres que serveixen per a avaluar la qualitat dels productes. Aquests parametres son correlacionats amb les dades d'assajos destructius que son habitualment emprats com a referencia. Les millors capacitats s'aconsegueixen emprant urpes amb jamming assolint-se coeficients de correlacio de 0,937 en indexs de maduresa amb mangos i 0,872 en fermesa d'alberginies.

Garras con sensores táctiles intrínsecos para manipular alimentos con robots