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Innovazione

Robot agricoli, un laboratorio in campo

Il 25 e 26 maggio scorso, a Cornaredo (MI), presso l’azienda agricola Cascina Baciocca, si è svolta la manifestazione ACRE, dedicata ai robot e ai mezzi ad alta automazione per l’agricoltura. L’evento, organizzato da Davide Facchinetti del Dipartimento di Scienze Agrarie e Alimentari dell’Università degli Studi di Milano in collaborazione con Matteo Matteucci del Politecnico di Milano, ha offerto un’anticipazione di quella che sarà l’agricoltura nel prossimo futuro

a cura della Redazione
maggio - giugno 2023 | Back

Quella di Cornaredo è la seconda edizione della competizione ACRE (acronimo di Agri-food Competition for Robot Evaluation), mentre la prima si era tenuta a Montoldre in Francia nel giugno 2022. Nel corso della manifestazione circa una dozzina di robot giunti da ogni parte del mondo si sono impegnati ad affrontare dei compiti specifici dell’ambito agricolo. Alla manifestazione hanno partecipato circa 500 persone, rappresentate - in maggioranza - da studenti frequentanti gli istituti tecnici agrari della zona, oltre ad una serie di esponenti di spicco delle più note aziende costruttrici di macchine agricole, che sono rimasti particolarmente colpiti anche dallo spirito con il quale l’iniziativa è stata portata avanti. Come ci spiega Matteo Matteucci, pur trattandosi di una gara, con tanto di giudici ufficiali e regole precise, per i team il vero obiettivo non era infatti quello di vincere, ma piuttosto quello di testare i propri prototipi in una situazione reale di campo standardizzata e, soprattutto, di confrontarsi con altri ricercatori impegnati nello stesso settore, scambiando informazioni e consigli, al fine di collaborare per migliorare sempre più le soluzioni tecniche e gli algoritmi di Intelligenza Artificiale impiegati sui vari robot.

Lo scopo principale di questa manifestazione, nonché quello di un progetto molto attinente, denominato “Agrifood TEF”, che partirà a breve e anch’esso organizzato dall’Università degli Studi di Milano in collaborazione con il Politecnico di Milano e con il coinvolgimento di Federunacoma, è, a parere di  Davide Facchinetti quello di  avvicinare il più possibile i costruttori di macchine agricole italiani al mondo della ricerca effettuata in ambito accademico sull’impiego della robotica e dell’intelligenza artificiale in agricoltura. Negli Stati Uniti, in Francia, ma anche in Danimarca, Olanda e Germania sono già stati investiti negli ultimi anni centinaia di milioni di euro per la ricerca in questo specifico settore, ciò ha permesso loro di produrre moltissimi prototipi, nonché di commercializzare già diverse soluzioni robotiche È quindi fondamentale per l’Italia trovare soluzioni che permettano di colmare l’esistente gap che ci separa da queste realtà, dando supporto all’industria nazionale del settore della meccanica agraria per sviluppare soluzioni robotiche. Si tratta infatti di un settore che avrà certamente una rapidissima espansione nel prossimo futuro, grazie ai grandi progressi fatti dall’Intelligenza Artificiale in questi ultimi anni, che permetterà l’impiego dei robot anche in ambienti come quelli agricoli, caratterizzati da una variabilità di situazioni e di scenari estremamente più elevata di quella riscontrabile in qualsiasi ambito industriale, ambito nel quale ormai i robot la fanno da padroni.

Secondo il Matteo Matteucci sarà anche una diminuzione dei prezzi dei sensori ottici come le fotocamere a tempo di volo, quelle multispettrali, nonché dei radar e dei LIDAR, a permettere in breve tempo di realizzare dei robot con prezzi sempre più accessibili, anche se, senza ombra di dubbio la loro diffusione inizierà dalle colture a più elevata redditività.

La competizione ACRE era comunque strutturata in maniera tale da permettere ai partecipanti di cimentarsi su diverse tipologie di coltura (nello specifico per questa occasione mais, fagiolo e bietola) eseguendo compiti specifici, ad esempio, alcuni robot, impiegando tecniche di visione e intelligenza artificiale, determinavano quali piante nella zona “indagata” erano quelle coltivate e quali le malerbe, altri navigavano autonomamente tra le file della coltura, volutamente seminata seguendo traiettorie non rettilinee, senza danneggiarla, altri robot ancora potevano svolgere contemporaneamente entrambi i compiti, oltre che procedere con la rimozione di piante infestanti.

Allo scopo di ampliare la panoramica delle soluzioni robotiche presentate anche al di fuori dell’ambito specifico del diserbo, in questa edizione si è affiancata alla competizione ACRE anche una esposizione dinamica in campo di robot dedicati ad altri ambiti, tanto che questa kermesse ha infatti visto sia robot messi a punto da svariate start-up universitarie che soluzioni proposte da aziende già in grado di offrire prodotti commerciali.

 

Agrovai

L’azienda salernitana ha partecipato alla manifestazione con un robot in fase di avanzata ingegnerizzazione, concepito per effettuare la mondatura delle malerbe nelle serre destinate alla coltivazione di baby leaf (insalate da IV gamma). Sfrutta la visione e l’intelligenza artificiale per riconoscere le infestanti dalla coltura in atto ed elimina poi le malerbe con una particolare pinzetta andando poi a immagazzinarle in un apposito contenitore. Nella manifestazione ACRE il robot era tuttavia sprovvisto di questo attuatore in quanto operando su terreno compatto e non su insalata risultava inadatto ad effettuare anche il diserbo, ma ha dimostrato ottime capacità di navigazione e di riconoscimento delle erbe infestanti discriminandole dalle colture in atto (mais e fagiolo).

Tra le aziende associate a FederUnacoma figuravano la Arvatec, che oltre ad essere lo sponsor tecnico che ha fornito il segnale di correzione GPS RTK a tutti i partecipanti ha presenziato con tre robot, e la Barbieri, presente con due robot.

 

Arvatec

L’azienda ha partecipato ad ACRE sia con il robot danese FarmDroid che con Moondino, il robot ideato e concepito dalla stessa Arvatec. Entrambi si orientano con un GPS RTK e sono dotati di pannelli fotovoltaici e batterie per consentirne la movimentazione con la sola energia solare. Mentre il primo opera su colture sarchiate ed effettua un diserbo meccanico anche lungo la fila utilizzando speciali zappette, il secondo (concepito anche per l’operatività in risaia) mediante ripetuti passaggi delle sue ruote dentate tra le file contiene lo sviluppo delle infestanti. SlopeHelper è invece un robot sloveno commercializzato dalla Arvatec e assimilabile ad un portaattrezzi cingolato dedicato all’operatività in vigneti e frutteti utilizzando delle attrezzature dotate di attacchi specifici per questo robot.

 

Barbieri

L’azienda italiana ha partecipato alla manifestazione ACRE in veste di espositore, presentando al pubblico due robot rasaerba in grado di operare proficuamente anche su pendenze estreme e in completa autonomia grazie ad un sistema di guida satellitare centimetrico. Le due soluzioni differiscono tra loro per le larghezze di taglio e per il fatto che mentre uno era azionato da un classico motore endotermico, l’altro impiegava un motore elettrico brushless per il cui azionamento provvedeva una batteria al litio da 10 kWh realizzata dalla stessa Barbieri.

 

British Columbia University

Un gruppo di studenti laureandi presso questa prestigiosa università ha messo a punto un prototipo di robot a struttura quadrangolare dotato di quattro ruote motrici di cui due sterzanti. Il robot utilizza inoltre una fotocamera RGBD e un’intelligenza artificiale che gli permette di navigare nel campo coltivato senza danneggiare la coltura in atto e di distinguere le infestanti per azionare solo in presenza delle stesse degli ugelli controllati da un comunissimo processore commerciale Raspberry Pi.

Politecnico di Milano

Il Politecnico ha presentato due robot denominati “SCOUT” e “Rockerbot”. Il primo è una piattaforma modulare sulla quale si possono montare vari tipi di sensori, in questa occasione equipaggiata con una camera RgbD per l’acquisizione di immagini con cui istruire l’Intelligenza Artificiale. Si tratta di una camera stereoscopica capace di vedere anche nell’infrarosso. Il mezzo, dotato di quattro ruote motrici non sterzanti effettua le svolte un po’ come fanno i cingolati, ovvero gestendo in modo indipendente la velocità delle singole ruote. Per la navigazione, oltre al GPS RTK, il robot impiega anche un LIDAR a 64 piani, che gli permette di operare anche in condizioni di assenza del segnale satellitare.

Rockerbot si accomuna al precedente per le modalità di sterzatura ma impiega una particolare struttura che gli permette di meglio assorbire le asperità del terreno e di migliorare la motricità su terreni accidentati. Per quanto riguarda la sensoristica Rockerbot utilizza un LiDAR a 32 piani unito ad uno laser scanner ad 1 piano, mentre il segnale ottico viene acquisito da una fotocamera Intel RealSense e da una fotocamera OAK con chip di inferenza neurale che permette di diminuire il carico computazionale da effettuare a valle della stessa. Il robot è stato progettato anche per effettuare l’irrorazione sitospecifica delle malerbe, ma al momento l’irrorazione viene solo simulata.

 

Università degli Studi di Milano

Era presente alla manifestazione, ma non impegnato nelle competizioni sul diserbo, anche un rover cingolato realizzato su base MATTRO e prototipato dall’Università di Milano in collaborazione con Infosolutions. Si tratta in questo caso di un robot studiato per l’operatività in serra, equipaggiato con Lidar e particolari fotocamere, che gli permettono di riconoscere i diversi tipi di pianta, di monitorarne in continuo lo sviluppo, e in prospettiva anche di riconoscere alcune patologie. Il robot rileva e monitora l’accrescimento giornaliero di ogni singola pianta presente nella serra e invia i dati in un database remoto.

 

Università di Milano Bicocca

Sviluppato da un team capitanato da Domenico Sorrenti, il robot realizzato dall’Università della Bicocca è basato su di una piattaforma robotica a tre ruote che impiega due ruote motrici posizionate sullo stesso asse e una ruota piroettante. Interamente progettato e costruito nel laboratorio IRALab dell’Università impiega un sistema modulare di sensori ottici, e nell’ambito di questa competizione è stato equipaggiato anche con un GPS RTK per la navigazione.

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