Nella viticoltura del domani entrano i robot

Macchine Vigneto 24/06/2021 -

I robot sono macchine in grado di svolgere non solo in modo instancabile, ma anche del tutto autonomamente, le proprie mansioni, grazie a “sistemi di controllo” intelligenti e spesso autoapprendenti, capaci di raccogliere informazioni mediante sensori di diverso tipo montati a bordo o installati nel loro ambiente operativo.

Di recente, si sono ulteriormente evoluti con l’acquisizione dell’“intelligenza artificiale”, cioè l’abilità di una macchina di operare con capacità umane, quali il ragionamento, l’apprendimento, la pianificazione e la creatività, così da mettersi in relazione con ciò che è percepito dall’esterno, in modo da risolvere problemi, agendo in funzione di un obiettivo ben individuato. In pratica, il robot in totale autonomia riceve le informazioni, le processa e risponde condizionando le proprie azioni in base all’analisi degli effetti delle azioni precedenti.

 

DALLA “SEMPLICE” RACCOLTA DEI DATI ALL’ESECUZIONE, PIÙ O MENO COMPLETA, DI INTERE ROUTINE DI LAVORAZIONE

L’Agrirobot dell’italiana Zucchetti, nella versione destinata allo sfalcio dell’erba nell’interfilare del vigneto.

 

Grazie anche alla poderosa spinta dell’agricoltura 4.0, i cosiddetti “Ag Bot” o “Farm Bot” sono in grado di eseguire una sempre più completa e minuziosa raccolta di dati di campo, per la programmazione di interventi mirati e sitospecifici, ma addirittura per l’esecuzione completa di trattamenti fitosanitari, diserbi, potature, sfalci, ecc.

E proprio la prima generazione di robot, da circa un decennio è stata destinata allo sfalcio dell’erba: sono ottimi prodotti sul mercato un paio di modelli francesi, altrettanti statunitensi, uno israeliano e uno italiano, l’Agrirobot della Zucchetti Centro Sistemi.

Si tratta comunque di realizzazioni relativamente “semplici”, poiché di fatto queste macchine si avvalgono dei sistemi di navigazione già messi a punto prima per i robot aspirapolvere domestici e poi per quelli dedicati allo sfalcio dei giardini e dei parchi, realtà già ampiamente diffuse a livello commerciale.

 

NEGLI USA GIÀ AVVIATA LA COMMERCIALIZZAZIONE

Il Bearcub, un trattore robot full electric della statunitense Ztractors, è pre-ordinabile già da ora.

 

Negli Stati Uniti, dove le nuove tecnologie sono maggiormente affermate che in Europa, sono già commercializzati alcuni robot, come quelli proposti dalla Ztractor (ztractor.com), una startup californiana che attualmente prevede la “pre-ordinazione” (con timing differenti) di 3 modelli cingolati full electric di differente potenza (Bearcub 24, Mars 45 e Superpilot 125) – in grado di eseguire svariate lavorazioni nel vigneto, oltreché in orticoltura e nella coltivazione dei frutti rossi. In particolare, il Bearcub è pre-ordinabile già da ora.

 

TREKTOR DELLA FRANCESE SITIA A PERFETTO AGIO NEL VIGNETO

Il Trektor della francese Sitia è regolabile in larghezza e altezza, per adattarsi alle varie forme di allevamento e distanza tra i filari della vite.

 

Peraltro, anche in Europa non si sta con le mani in mano… All’edizione 2020 del FIRA (fira-agtech.com), la fiera dedicata alla robotica che si tiene ogni anno in Francia (e che a causa della pandemia si è svolta nell’edizione 2020 solo in forma digitale), sono stati presentati diversi robot specifici per la viticoltura, di cui tre già commercializzati.

La francese Sitia ha messo a punto il Trektor (nelle foto sopra e sotto) (sitia.fr/en/innovation-2/trektor/), un trattore ibrido diesel-elettrico in grado di muoversi autonomamente nel vigneto grazie ad un GPS RTK, lavorando in abbinamento con le comuni attrezzature già impiegate in azienda.

È possibile inoltre variare la carreggiata e l’altezza del veicolo con appositi servomotori, per renderlo adatto a diverse colture e sesti d’impianto. Il Trektor è dotato sollevatore con attacco a 3 punti posteriore di cat. 2 e può trainare un carico di 1.000 kg.

 

TED DI NAÏO TECHNOLOGIES PER IL DISERBO MECCANICO MA SOTTO SUPERVISIONE

Il robot Ted della Naio Technologies monta un insieme particolarmente evoluto di sensori per la navigazione, composto da GPS, Lidar, sensori a ultrasuoni e videocamere.

Sviluppato nell’ambito di un progetto cofinanziato dalla regione Midi-Pirenei, dal centro tecnico IFV per la viticoltura e dal laboratorio di ricerca sulla robotica LAAS-CNRS di Tolosa, e costruito dalla startup francese Naïo Technologies, Ted (nelle foto sopra e sotto) è un robot per eseguire il diserbo meccanico nel vigneto (naio-technologies.com/en/agricultural-equipment/vineyard-weeding-robot). Più in dettaglio, si tratta di un rover elettrico scavallante e semovente con velocità max di 6 km/h, che secondo il costruttore sarebbe in grado di lavorare fino a 25 ha/gg.

Per lavorare in campo, questo robot necessita però della supervisione di un addetto: per questo la Naïo Technologies lo propone sia per l’acquisto sia in una sorta di “noleggio con conducente”. In quest’ultimo caso, per una maggior efficienza del diserbo, un unico addetto può controllare più robot Ted contemporaneamente.

Oltre al classico GPS, per la navigazione questa macchina si avvale di laser Lidar (analogamente ad esempio all’Autopilot di Tesla), di sensori a ultrasuoni (come quelli adottati ormai comunemente in ambito automotive  per agevolare il parcheggio) e di videocamere per la ricostruzione tridimensionale della chioma, particolarmente utile ad esempio per ottimizzare i trattamenti fitosanitari.

 

VINESCOUT ADDETTO ALLA RACCOLTA DI INFORMAZIONI

Tra le altre mansioni, il robot VineScout, messo a punto in Spagna, realizza anche mappe di vigoria  e acquisisce informazioni sull’evapotraspirazione delle piante.

 

Messo a punto in Spagna con finanziamenti comunitari del programma Horizon 2020, VineScout (vinescout.eu/web) (nelle foto sopra e sotto) è un rover dedicato al momento solo ad attività di ricerca poiché il prototipo, pur essendo molto promettente, non è ancora commercializzato.

Il compito principale attuale di VineScout è la raccolta di informazioni sull’evapotraspirazione delle piante, allo scopo di individuare in maniera precoce e precisa l’insorgenza di stress idrici. Inoltre, VineScout realizza anche mappe di vigoria, finalizzate ad una successiva gestione del vigneto a rateo variabile.

 

BAKUS DI VITIBOT TRATTORE ELETTRICO SCAVALLANTE A GUIDA AUTONOMA

Il robot Bakus della francese Vitibot è offerto in due versioni, per vigneti stretti e larghi.

 

Sempre in Francia, il Bakus prodotto dalla Vitibot (vitibot.fr) (nella foto sopra e in quella di apertura) è un trattore elettrico scavallante a guida autonoma realizzato grazie al supporto finanziario dalle grandi “Maison dello Champagne”. Il robot, che ha una massa di circa 2.000 kg, è disponibile in due versioni, entrambe lunghe 3,5 m; la P75S, ha però ha una larghezza di 2 m e un’altezza di 1,75 m, ed è indicata per i vigneti stretti, mentre la P75L, di dimensioni maggiori, è larga 1,95 m e alta 2,5 m.

La propulsione è assicurata da un motore brushless alimentato da un pacco batterie da 80 kWh, che permette a Bakus di avanzare fino a 6 km/h; l’autonomia è compresa tra 10 e 12 ore, in funzione delle lavorazioni svolte. La guida automatica si avvale di un GPS RTK, coadiuvato da ben 8  telecamere 3D.

 

GRAPE DI AIRLAB IN GRADO DI EFFETTUARE TRATTAMENTI FITOSANITARI

Il Grape di AirLab è dotato di un braccio meccanico, tramite il quale nell’occasione sono stati collocati sulle viti dei dispenser a feromoni per la lotta integrata ai parassiti.

 

E in Italia? Molto interessanti per il prossimo futuro sono anche gli studi e i prototipi realizzati dall’AirLab del Politecnico di Milano, che ha partecipato insieme a partner francesi e portoghesi nel progetto europeo “Grape”, finalizzato allo sviluppo di un robot in grado di effettuare trattamenti fitosanitari nel vigneto (airlab.deib.polimi.it/grape).

Basato su un telaio mobile con pneumatici, il robot è dotato di un braccio autonomo, finalizzato nell’occasione alla collocazione su alcune piante di vite di dispenser di feromoni per la lotta integrata ai parassiti. L’autonomia operativa della macchina è consistita nella capacità di trovare il percorso più efficiente negli interfilari e individuare la strategia più efficace per il posizionamento dei dispenser. Attraverso un opportuno controllo remoto, il viticoltore poteva seguire tutti i movimenti del robot.

 

PRINBOT, CON BRACCIO MECCANICO PER LA POTATURA SECCA

Il progetto Prinbot prevede di montare sul robot “quadrupede” HyQReal (sopra) un braccio meccanico (al centro) istruito con tecniche di “deep learning” per la potatura secca nel vigneto (sotto).

 

Decisamente diversa da tutti le precedenti è invece la soluzione di locomozione adottata da Prinbot, un robot in fase di sviluppo da parte dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) e dall’Università Cattolica di Piacenza. La base di tutto è HyQReal, un robot sempre realizzato in IIT grazie al supporto di Inail, Moog e nel contesto del progetto europeo ECHORD++, dotato di 4 arti che consentiranno alla macchina di muoversi anche nei vigneti a forte pendenza.

Sul modulo descritto sarà poi montato un braccio meccanico e una serie di sensori che lo renderanno in grado di effettuare autonomamente la potatura invernale. Il tutto è completato da un modulo di visione, in grado di estrarre una rappresentazione schematica della pianta per localizzare i punti di recisione dei tralci, che vengono definiti in base ad algoritmi ricavati tramite “deep learning”.

Al momento si sta ancora lavorando in laboratorio e sulla potatura corta del cordone speronato, una delle forme di allevamento oggi più diffuse, ma in prospettiva si vuole estendere l’applicazione anche ad altri sesti di impianto.

 

© Domenico Pessina e Davide Facchinetti
DISAA-Università di Milano

 

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