Lo sviluppo della robotica agricola, settore emergente la cui evoluzione promette di rivoluzionare il settore dell'agromeccanica, si fonda sulla ricerca e sull'innovazione portate avanti da start up, grandi brand del comporto agromeccanico, ma anche da molti enti di ricerca.
Tra questi, la collaborazione di AIRLab, il Laboratorio di Intelligenza Artificiale e Robotica del Politecnico di Milano, con il Dipartimento di Scienze Agrarie e Ambientali dell'Università Statale di Milano (Disaa), ha già ottenuto risultati interessanti nei progetti Metrics e Mind FoodHub, dando alla luce un robot per il riconoscimento delle malerbe e uno per la valutazione della risposta delle piante ai biostimolanti. Entrambe soluzioni testate all'Agri-food Competition for Robot Evaluation (Acre) nel 2023.
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Ultimo frutto di tale collaborazione è lo sviluppo di un prototipo di robot autonomo per la raccolta della frutta. Il lavoro si pone all'interno di agrifoodTEF, progetto europeo finanziato con 60 milioni di euro e coordinato dalla Fondazione Bruno Kessler di Trento, con l'obiettivo di valutare e testare soluzioni di intelligenza artificiale e robotica in agricoltura.
Il prototipo di robot agricolo di AIRLab e Disaa
Il robot nasce dalla collaborazione di un gruppo di ricerca misto, coordinato dai professori Matteo Matteucci del dipartimento di Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria (PoliMi) e Davide Facchinetti del Disaa (UniMi) e composto dai ricercatori Gianluca Bardaro e Leonardo Gargani.
Il progetto mira a sviluppare e testare un prototipo di robot autonomo specializzato nella raccolta della frutta che, a differenza delle soluzioni attualmente in commercio, impiega componenti standard, così da creare un sistema versatile e adattabile a diverse varietà di piante e frutti.
Dal punto di vista tecnologico, il robot si compone di tre sistemi distinti - una base mobile per la movimentazione, un braccio robotico per l’avvicinamento al frutto e una mano pneumatica per la raccolta - tutti modulari e già presenti sul mercato. L'obiettivo del progetto è lo sviluppo del software per integrare e coordinare il funzionamento di queste componenti.
Raccolta autonoma della frutta, il funzionamento
La base mobile del robot utilizza la tecnologia Lidar per effettuare una mappatura dell’ambiente circostante. L'integrazione di un sistema di guida autonoma assicura la capacità di evitare ostacoli lungo il percorso.
Dimostrazione di funzionamento del prototipo di robot agricolo di AIRLab e Disaa
Il braccio robotico, completamente autonomo, monta sul polso una telecamera che sfrutta una rete neurale per analizzare le immagini - in formato RGB - e acquisire dati di profondità. In tal modo, posizione e forma del frutto sono determinate con precisione.
Una volta individuato il bersaglio, il software calcola la migliore traiettoria di avvicinamento e procede alla raccolta con la mano pneumatica che è dotata di tre dita in silicone flessibile. L'apertura e la chiusura della mano è regolata da una pompa integrata direttamente sul robot che varia la pressione dell’aria all’interno della cavità centrale di ogni dito.
Grazie alla flessibilità del silicone, le dita si adattano naturalmente alla forma del frutto riducendo il rischio di danneggiamento ed eliminando la necessità di progettare sistemi specifici per tipologie di frutti differenti.
Prossimi sviluppi
Ad oggi lo sviluppo del prototipo - presentato ad Eima International 2024 all'interno del padiglione Extend - che è parte di un dottorato di ricerca, mira ad ottimizzare il movimento coordinato di base mobile e braccio robotico, per rendere veloce ed adattabile il processo di raccolta.
Il prototipo, frutto della collaborazione tra AIRLab del Politecnico di Milano e Disaa dell'Università Statale di Milano
"La strategia è quella di effettuare la raccolta senza interrompere l'avanzamento del robot e senza l'utilizzo di bracci robotici multipli, soluzioni più comunemente utilizzate - afferma il ricercatore Gianluca Bardaro. Un altro aspetto su cui ci stiamo concentrando è la mappatura in 3D dell'ambiente, per tracciare durante l'anno la crescita delle piante e lo sviluppo dei frutti".
Grazie a questo sistema, il robot sarà in grado di eseguire una raccolta più precisa, massimizzando l'efficienza nell'uso delle risorse e aprendo diverse possibilità di applicazione nell'ambito dell'agricoltura di precisione.
La competizione Field Robot Event 2025
Il prototipo sarà testato anche all'International Field Robot Event (Fre), competizione di robotica agricola organizzata da AIRLab e aperta alle università di tutto il mondo con l'obiettivo di superare i confini dell'agricoltura autonoma e della robotica agricola.
L'evento è in calendario dal 9 al 12 giugno 2025 presso l'Agriturismo da Pippo a Rodano in provincia di Milano.
