Un robot potatore si prepara ad entrare nel vigneto

Attrezzature 18/03/2021 -

Lentamente ma progressivamente i robot stanno facendo il loro ingresso anche nel vigneto.

Tra le primissime applicazioni di queste macchine autonome, che si muovono spesso su cingoli, in alcuni casi assistite da GPS, troviamo operazioni non selettive, quali la spollonatura, lo sfalcio, il diserbo, il monitoraggio della vigna.

Dalle soluzioni robotizzate, del resto, oltre ai vantaggi offerti in favore della sostenibilità delle produzioni agricole, può arrivare un valido ausilio per affrontare in modo migliore la sfida della carenza di manodopera specializzata, problema emerso con forte gravità nel corso dell’ultima annata a causa delle difficoltà connesse all’emergenza Covid-19.

Tutto questo vale, in particolare, per un’operazione delicata e complessa come la potatura, che richiede competenze specifiche in possesso di personale dedicato, di sempre più arduo reperimento.

 

SVILUPPATO PRESSO IL LABORATORIO DI ROBOTICA APPLICATA ALL’AGRICOLTURA DELL’UNIVERSITÀ CATTOLICA DEL SACRO CUORE DI PIACENZA

 

E proprio un prototipo per la potatura invernale robotizzata della vite è in fase di sviluppo nell’ambito del progetto “Vinum”, il primo frutto della partnership avviata tra l’Università Cattolica del Sacro Cuore di Piacenza e l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova, che si è concretizzata nella creazione del laboratorio congiunto di robotica applicata all’agricoltura, con sede nel Campus di Piacenza, inaugurato lo scorso 5 marzo in diretta streaming.

Si tratta di una struttura che intende rappresentare – all’insegna di un approccio interdisciplinare e con l’obiettivo di rendere più sicuro e sostenibile il lavoro nel settore agro-alimentare, anche in un’ottica di ottimizzazione delle risorse – una fucina destinata alla messa a punto di robot per il monitoraggio e la gestione dei sistemi colturali, integrando gruppi di ricerca attivi a livello internazionale nel campo delle scienze agrarie e della robotica applicata.

All’interno del laboratorio si lavorerà pertanto allo sviluppo di sistemi integrati che, grazie alla raccolta, alla trasmissione e all’elaborazione di dati, possano promuovere la digitalizzazione e l’automazione delle attività agricole.

 

TRE AREE APPLICATIVE

«Il nostro traguardo – ha chiarito Matteo Gatti, docente di viticoltura e referente del laboratorio per l’Università Cattolica – è il perfezionamento di soluzioni robotiche in ambito agrario orientato principalmente verso tre aree applicative, vale a dire la navigazione autonoma, il monitoraggio con sensori e la manipolazione delle colture».

E il primo esito tangibile di tale filosofia è, appunto, il prototipo per la potatura robotizzata della vite, che i partecipanti all’inaugurazione del laboratorio piacentino hanno potuto vedere in azione indoor.

 

UN BRACCIO ROBOT COLLEGATO AD UNA FORBICE ELETTRICA ISTRUITO CON L’INTELLIGENZA ARTIFICIALE

Un sofisticato vision system capace di localizzare e distinguere i vari organi presenti sulla parte area della vite e un braccio intelligente, in grado di eseguire interventi mirati e selettivi che, fino a oggi, soltanto la mano dell’uomo è riuscita a compiere. Sono questi gli elementi cardine del nuovo robot potatore, capace di effettuare la potatura corta invernale.

Tenendo presente che, nel caso della potatura, l’intelligenza artificiale assume un ruolo chiave, dal momento che il robot deve prendere decisioni variabili in base all’architettura della pianta da potare e della forma di allevamento che si vuole ottenere, ha sottolineato Claudio Semini, responsabile della linea di ricerca Dynamic Legged Systems dell’IIT.

L’impegno dei ricercatori coinvolti nel progetto “Vinum” è stato dunque quello di istruire con l’intelligenza artificiale il braccio robot, per mettere in condizione la macchina di riconoscere le varie parti della pianta ed interpretare la struttura della chioma, potendo così procedere a tagli precisi e specifici, al pari di quanto eseguito in potatura da un operaio specializzato.

 

UNA RETE NEURALE ARTIFICIALE VEDE E CLASSIFICA I DIVERSI ORGANI DELLA PIANTA AL FINE DI INDIVIDUARE I PUNTI OTTIMALI PER IL TAGLIO

Le istruzioni trasferite riguardano, nella fattispecie, la potatura corta propria del cordone speronato (una delle forme oggi più diffuse), che punta all’asportazione di un numero elevato di gemme per garantire una produzione adeguata nella stagione corrente (raccorciamento a due nodi del tralcio basale).

«Attraverso il ricorso all’intelligenza artificiale – ha spiegato Semini – abbiamo in pratica addestrato una rete neurale artificiale con l’obiettivo, una volta riconosciuti i diversi organi della vite, di identificare i punti di taglio in corrispondenza dei quali un braccio robotico collegato a una forbice elettrica effettua la potatura».

Il prototipo di robot potatore, ha ulteriormente precisato Carlo Rizzardo, del settore Advanced Robotics di Iit, «è stato dotato di un sistema di visione capace di estrarre una rappresentazione schematica della pianta, in modo da ricavare una gerarchia e un grado di parentela dei diversi organi sui quali dovrà intervenire localizzando i punti di taglio».

L’intervento di taglio viene deciso sulla base di alcuni algoritmi trasferiti alla pianta tramite un processo di deep learning e la rete neurale viene in un certo modo “allenata” da tecnici esperti, unendo le competenze dell’Università di Piacenza e dell’Istituto Italiano di Tecnologia, nel corso di settimane attraverso centinaia o migliaia di esempi.

 

NEL 2023 L’AVVIO DELLA SPERIMENTAZIONE IN CAMPO, CON IL BRACCIO INSTALLATO SU UN ROBOT QUADRUPEDE

 

Naturalmente il braccio robotico, per scendere in campo, ha bisogno di un solido basamento idoneo a muoversi su una tipologia di terreno variegata e spesso irregolare come quella del vigneto.

Per tale motivo in seno al progetto “Vinum” si è deciso che il braccio, per ora attivo in laboratorio spostandosi su un carrello cingolato, verrà installato su un innovativo sistema di locomozione, il robot quadrupede HyQReal, realizzato in IIT grazie al supporto di INAIL, Moog e nel contesto del progetto europeo ECHORD++, presentato per la prima volta nel 2019.

Il quadrupede di locomozione si trova già a Piacenza, pronto per trasportare in vigna il braccio robotico per la potatura, e vedrà i primi test al termine della prossima stagione vegetativa, per essere poi perfezionato nel corso del 2022.

La sperimentazione in campo è attesa per l’inizio del 2023, quando, in concomitanza con la conclusione del progetto Vinum, il robot potrà finalmente, negli auspici, muovere i primi passi tra i filari.

 

© Stefania Capponi

 
Fonte immagini: Università Cattolica del Sacro Cuore

https://www.youtube.com/watch?v=ZyS1pDff0qM&t=28s

 

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