La robotica agricola fa passi da gigante grazie all'intensa attività di ricerca e sviluppo svolta da aziende private, start up e università. Alcune di queste realtà hanno partecipato con i loro robot ad Acre 2023 (Agri-food competition for robot evaluation), tenutasi a Cornaredo in provincia di Milano gli scorsi 25 e 26 maggio.
Leggi anche Acre 2023, appuntamento italiano di robotica agricola
Finanziata nell'ambito del progetto europeo Horizon 2020 Metrics, Acre nasce per promuovere la diffusione dei robot e dell'intelligenza artificiale in agricoltura attraverso l'organizzazione di giornate dedicate allo scambio di idee tra ricercatori universitari e imprese del settore ma anche al trasferimento di conoscenza a studenti e utilizzatori finali.
Le capacità dei robot testate in campo
Dopo il debutto a Montoldre in Francia, la seconda edizione di Acre - organizzata dall'AIRLab del Politecnico di Milano e dal Disaa dell'Università degli Studi di Milano con la collaborazione di FederUnacoma - si è trasferita in Italia presso l'Azienda agraria sperimentale Cascina Baciocca di proprietà dell'Università degli Studi di Milano.
Nel corso dell'evento aperto a robot pronti per il mercato o ancora in versione prototipale, i veicoli autonomi sono entrati in parcelle di barbabietola, fagiolo e mais per consentire agli organizzatori di valutarne funzionalità specifiche quali:
- navigazione autonoma in campo;
- eliminazione delle infestanti appena trapiantate;
- discriminazione tra piante coltivate e malerbe.
"Nei test di navigazione autonoma, mediante uno strumento laser messo a disposizione dall'Istituto di ricerca francese Inrae, abbiamo considerato le differenze tra la traiettoria prevista, che può essere dritta o a S, e la traiettoria effettivamente seguita dal robot - spiega Giulio Fontana, ricercatore di AIRLab del PoliMi.
Nelle prove di Weed Destruction abbiamo, invece, valutato la frazione di malerbe effettivamente rimossa e la frazione di coltura danneggiata. Per i test di Plant discrimination, ci siamo basati sul confronto tra il riconoscimento di colture e infestanti eseguito dal robot e quello eseguito da un esperto umano".
Giulio Fontana dell'AIRLab del Politecnico di Milano presenta Acre 2023
(Fonte foto: AgroNotizie)
"Nel complesso Acre è andata bene, soprattutto grazie al meteo più favorevole del secondo giorno - afferma Davide Facchinetti, professore di meccanica agraria al Disaa. Abbiamo ricevuto molte visite di costruttori di macchine agricole interessati alla robotica, tra cui Forigo Roter, Aitronik e Same Deutz-Fahr. Quest'ultima ha portato anche il trattore con guida autonoma DF 5115 D TTV, assimilabile a un robot nell'ambito del task Field navigation".
Moondino, stop alle infestanti interfila
Ad Acre abbiamo visto il robot autonomo modulare Moondino di Arvatec, destinato principalmente alle risaie, all'opera nel campo di barbabietola. Il modello ha eliminato le malerbe interfila sfruttando solo quattro ruote in ferro con lame, ma può rimuovere le malerbe anche sulla fila mediante attrezzi montati nella parte centrale.
Vincitore del concorso Novità Tecniche 2022, Moondino lavora a una velocità di 1-2 chilometri orari su terreno asciutto o sommerso e opera con zero emissioni di CO2 grazie al sistema di propulsione elettrico. Due pannelli fotovoltaici nella parte superiore alimentano direttamente i motori elettrici o accumulano energia nelle batterie per consentire il lavoro anche in assenza di luce, garantendo un funzionamento continuo, 24 ore su 24, fino a due mesi. I costi d'esercizio sono minimi.
Il robot Arvatec Moondino è stato il primo ad entrare in azione all'evento Acre 2023
Due ricevitori Gps Rtk+ permettono a Moondino di mantenersi negli spazi tra le file con una precisione centimetrica basandosi sulle mappe create durante la semina della coltura. Completano l'equipaggiamento, sistemi di sicurezza e per la trasmissione dati che rendono possibile il controllo remoto del robot tramite app.
"Tre unità sono attualmente in prova in aziende agricole selezionate. Dopo la conclusione della fase di test, intendiamo iniziare la commercializzazione di Moondino per la prossima stagione" afferma Savio Landonio, co fondatore e ceo di Arvatec.
Farmdroid: diserbo meccanico senza operatore
Anche il robot full electric Farmdroid FD20 ha eliminato le infestanti tra le piante di barbabietola. Importato in Italia da Arvatec, è ordinabile con diversi allestimenti che consentono il diserbo su un massimo di 6 o 8 file. Per prima cosa, l'agricoltore deve configurare FD20 inserendo nella centralina di bordo i vertici del campo e gli eventuali ostacoli e regolare la profondità di lavoro, la distanza interfila e sulla fila.
Una volta settati i parametri, FD20 può eseguire in modo autonomo:
- semina di precisione con 6-8 elementi (non presenti a Cornaredo) e due antenne Gps Rtk+ che registrano la posizione di ogni seme deposto;
- diserbo meccanico interfila pre emergenza basato sui dati raccolti durante la semina;
- diserbo meccanico inter e intrafila in post emergenza.
Robot Farmdroid FD20 allestito per il diserbo meccanico ad Acre 2023
(Fonte foto: AgroNotizie)
Il robot con larghezza di lavoro fino a 3 metri, si adatta a diverse colture a file e scambia dati con il centro aziendale rispettando l'ambiente poiché evita l'uso di agrofarmaci e azzera le emissioni di CO2. 4 pannelli solari forniscono energia alle batterie agli ioni di litio per l'alimentazione dei motori elettrici, garantendo un funzionamento fino a 24 ore al giorno.
In esposizione statica a Cornaredo, il robot Slopehelper - importato sempre da Arvatec - lavora su pendenze fino a 42 gradi grazie ai cingoli ed esegue operazioni in vigneto o frutteto insieme a varie attrezzature. "Qui abbinato a una trinciatrice a tamburo, il robot entrerà in azione ad Enovitis in campo 2023 con 3 differenti attrezzi. L'ultimo implement introdotto è il raccoglitore di pomacee, mentre quest'anno dovrebbero arrivare la defogliatrice, il raccoglitore d'uva e il pre puntatore" fa sapere Landonio.
eRot 70 Evo efficiente nello sfalcio e nella navigazione
Barbieri, azienda privata coinvolta in Acre, ha schierato 2 robot rasaerba: il modello 100% elettrico eRot 70 Evo, visto in movimento, e quello ibrido xRot 95 Evo, in esposizione statica. eRot 70 Evo, con larghezza di lavoro pari a 70 centimetri, si è cimentato nel taglio dell'erba in un percorso a S su prato e nel test di navigazione autonoma nel campo di mais.
Guarda il video sul robot Barbieri eRot 70 Evo per il taglio dell'erba
"In produzione da 5 anni, i modelli hanno cingoli in gomma per lavorare su pendenze fino a 45 gradi e nascono con il rasaerba, ma possono montare anche un atomizzatore per i trattamenti in vigneto o una pala da neve - spiega Pietro Barbieri, sviluppatore di Barbieri. Prima di iniziare il lavoro, i robot devono mappare il campo sotto la guida dell'operatore con un radiocomando. Poi, sulla base della mappa elaborata, effettuano percorsi autonomi usando il sistema Gps attivabile da remoto".
Destinato ad agricoltori e manutentori del verde, eRot 70 Evo possiede un pacco di batterie al litio da 10 kWh che fornisce corrente al motore elettrico BHV per l'azionamento della lama falciante e ai cingoli per la trazione. Con erba bassa può lavorare no stop fino a 5-6 ore, mentre con erba alta l'autonomia scende a 3 ore. Ricaricabile al 70% in 4 ore, il pacco batterie necessita di 6-7 ore per la ricarica completa. Il faro montato nella parte superiore si illumina di verde quando il robot è pronto per il lavoro.
xRot 95 Evo si distingue dal modello elettrico per la presenza di un motore a benzina Kawasaki che controlla la lama e lavora in sinergia con motori elettrici che azionano i cingoli. "La centralina di bordo dialoga con il motore endotermico, i motori elettrici e il sistema Gps. Spegne la lama quando rileva un calo di giri nel motore a benzina e rallenta la velocità in presenza di pendenze accentuate" sottolinea Barbieri.
Robot ibrido Barbieri xRot 95 Evo per il taglio dell'erba ad Acre 2023
(Fonte foto: AgroNotizie)
Agrov, prima volta in campo aperto
In prova durante il 26 maggio, il robot prototipale Agrov della start up italiana Agrovai ha acquisito dati muovendosi sotto il controllo manuale dell'operatore. "Abbiamo telecomandato il rover perché era il primo test in pieno campo e le condizioni operative sono molto diverse da quelle tipiche di una serra, ambiente target del nostro prodotto" fa sapere il team di Agrovai, che ha usato componenti di derivazione industriale e sviluppato il software internamente.
Pensato per il diserbo meccanico su baby leaf, Agrov ha 2 telecamere e un braccio azionato da 3 motori elettrici. La prima telecamera permette la navigazione autonoma su baule in serra, la seconda raccoglie immagini delle infestanti inviandole alla centralina di bordo. Questa, dopo aver elaborato una risposta sulla base delle immagini, comanda il braccio che scorre su un telaio portando la pinza montata all'estremità vicino alle malerbe da rimuovere.
Il robot Agrov di Agrovai entra in pieno campo
Ulteriori 8 motori elettrici - due per ruota, sempre in comunicazione con la rete Canbus di Agrov - controllano il movimento e la sterzata delle 4 ruote consentendo di raggiungere una velocità massima di un metro al secondo. Tutti i motori sono alimentati da due batterie al piombo gel da 12 volt che assicurano un'autonomia di 3-4 ore nelle condizioni tipiche delle serre.
Prototipi universitari: i primi passi nel mondo reale
AIRLab ha colto l'occasione per provare in campo due robot prototipali. "Il primo modello, realizzato in collaborazione con il Disaa, ha eseguito l'acquisizione dati e la distinzione delle infestanti dalle piante di fagiolo utilizzando sensori, elaboratori e un apposito sistema di intelligenza artificiale sviluppati e installati da noi sulla piattaforma elettrica commerciale AgileX Robotics" specifica Fontana.
Oltre ad avere un ricevitore Gps RTK, il robot monta telecamere Near Red, RGB, RGBD, iperspettrali, stereo e due sensori Lidar - uno a singolo piano e uno multipiano - che raccolgono una grande quantità di dati, poi analizzati da un computer con software made in AIRLab.
Robot dell'AIRLab e del Disaa impegnato nel rilevamento delle infestanti ad Acre 2023
(Fonte foto: AgroNotizie)
Il secondo robot di AIRLab, più piccolo, si è occupato solo di acquisizione dati. "Una volta terminata la progettazione, abbiamo realizzato la base di questo modello con l'aiuto del nostro spin off Nova Labs. Ora siamo pronti a testarlo nell'ambito della competizione Field Robot Event, in programma dal 12 al 15 giungno 2023 presso l'Università di Maribor in Slovenia" sottolinea Fontana.
Qual è il futuro di Acre?
Nonostante alcuni problemi organizzativi, la manifestazione è riuscita. "Acre è stata un'ottima occasione per testare in campo robot a diversi stadi di sviluppo davanti al pubblico. Siamo molto contenti di aver soddisfatto i partecipanti e di aver coinvolto Federunacoma, che ci ha permesso di lavorare a stretto contatto con molti costruttori intenzionati a cimentarsi nella robotica" commenta Facchinetti.
Sebbene il progetto Horizon 2020 Metrics termini quest'anno, Acre potebbe continuare a vivere con i finanziamenti di un altro progetto europeo. "Non sappiamo ancora di preciso come e quando la manifestazione si ripeterà, ma siamo sicuri che nel prossimo futuro ci saranno sempre più occasioni per vedere dei robot agricoli lavorare effettivamente in campo" conclude Facchinetti.
