Oltre il 70% dei prelievi globali di acqua dolce e metà della terra abitabile del mondo sono utilizzati per l’agricoltura, di conseguenza l’uso razionale e sostenibile delle risorse e la crescita della popolazione mondiale rappresentano a oggi una delle maggiori sfide che il mondo deve affrontare. A causa del crescente numero di persone sul pianeta, che ha recentemente superato gli 8 miliardi, l’ottimizzazione della filiera alimentare è un passaggio necessario al fine di garantirne la sostenibilità. In questo contesto emerge l’idea della gestione di precisione del frutteto grazie all'utilizzo di robot autonomi.
Automazione in frutteto fondamentale
La produttività e la qualità della produzione agricola sono in costante miglioramento grazie alla robotica e all’automazione. All’inizio degli anni 2000, sulle grandi estensioni, solitamente coltivate a mais o a grano, sono state svolte attività di automazione basate sulla tecnologia Gps Rtk. Gli agricoltori tendono ad aumentare sempre più l’automazione al fine di avere una stima precoce della produzione sia in termini di quantità, che talvolta di qualità. L’automazione viene sfruttata anche per il monitoraggio delle colture, eseguito anche tramite l’utilizzo di camere multispettrali.
Nel caso specifico dei vigneti, l’elevato valore aggiunto del prodotto finale ha favorito l’adozione precoce della tecnologia rispetto ad altri comparti produttivi, e ha anche consentito una maggiore capacità di investimento e con un ritorno d’investimento più breve. Oggi la tecnologia è sufficientemente matura per offrire una piattaforma robotica automatizzata ed economicamente vantaggiosa, adatta anche ad altri settori agricoli, come i frutteti, dove i margini di profitto non sono così elevati come nei vigneti.
Più in generale, l’automazione è comunque fondamentale per aumentare la competitività e la sostenibilità delle aziende agricole. In questo contesto, emerge l’idea del Precision Orchard Management (Pom). Questo approccio prevede l’utilizzo di robot che regolano le loro azioni in base ai diversi fattori ambientali. Sfruttando la possibilità di raccogliere dati in maniera automatica, queste piattaforme robotiche mirano a migliorare l’uso sia dei mezzi tecnici che delle risorse, garantendo che gli interventi in campo siano effettuati nel luogo e momento opportuno. L’efficientamento della produzione permette come conseguenza anche di sfruttare in modo più efficace l’energia.
Per utilizzare appieno questi metodi, è essenziale creare piattaforme robotiche adattabili ed in grado di eseguire diversi compiti, superando i principali problemi associati ai trattori tradizionali, come il peso elevato, le grandi dimensioni, l’inquinamento e la compattazione del suolo.
Per la navigazione in campo aperto, non è consigliabile l’affidamento esclusivo alla posizione Gps per la stima della posizione del robot che esegue le operazioni di Pom, a causa della sua incapacità di rilevare gli ostacoli e della necessità di disporre di ricevitori Gps di alta qualità per soddisfare i requisiti di precisione necessari. Tuttavia, alcune ricerche dimostrano che l’utilizzo della localizzazione relativa rispetto agli alberi e privo di Gps è un approccio affidabile per la navigazione tra i filari. Nonostante ciò, il gruppo di Bergerman ha posizionato ed utilizzato segnaletica specifica alla fine di ogni filare di alberi per permettere al robot di identificare con precisione la fine del filare, cosa che invece si è evitata nella ricerca per sviluppare la piattaforma presentata in questo articolo, al fine di non aumentare la complessità dell’infrastruttura del frutteto.
Leggi l'articolo completo sulla rivista di Frutticoltura n. 1/2024
Un sistema robotico innovativo: obiettivi di sviluppo
Questo articolo presenta i risultati della ricerca volta a creare una nuova piattaforma robotica autonoma progettata per offrire un’ampia gamma di operazioni svolte nel contesto del Pom. Viene illustrata l’architettura hardware e software utilizzata nel prototipo, insieme agli algoritmi di localizzazione e navigazione impiegati per operare autonomamente sia in campo aperto sia tra i filari dei frutteti. Inoltre, viene presentato l’ambiente di simulazione sviluppato per il test del sottosistema software e gli esperimenti condotti in campo per convalidare l’efficacia della navigazione tra i filari dei frutteti.
In termini di terreno di lavoro, gli ambienti agricoli sono piuttosto particolari, soprattutto perché il suolo è estremamente irregolare, in termini di giacitura, sistemazione e anche per la presenza di ostacoli. Nel dimensionamento della piattaforma è inoltre necessario rispettare le dimensioni dei frutteti esistenti e le loro attività di gestione quotidiana. La piattaforma mira alle piccole/medie aziende agricole sia in termini di dimensioni e potenza, che per quanto riguarda gli obiettivi di progettazione meccanica e di prezzo.
Grazie al peso e alle dimensioni ridotte, la piattaforma soddisfa i requisiti di facilità di manutenzione, economicità, efficienza, trasportabilità e leggerezza per consentire le operazioni sul campo anche in condizioni di terreno avverse. Oltre al concetto di indipendenza dalle condizioni atmosferiche, il rover impiega anche un concetto di scalabilità basato sulla replica di molte “piccole” piattaforme di base per ottenere prestazioni più elevate, contrariamente all’utilizzo di un’unica trattrice più grande e potente.
Il veicolo è in fase di commercializzazione da parte dello spin-off universitario Fieldrobotics che ha come obiettivo quello di portare a mercato le soluzioni di ricerca sviluppate all’interno dell’Università di Bologna.
