il progetto

Agricoltura 4.0: il progetto Vinum per la potatura invernale della vite

Una piattaforma robotica e un apparato per il riconoscimento visivo degli organi della vite in grado di individuare caso per caso la zona da potare in base alle necessità dei viticoltori. Così il sistema integrato dell’IIT e Università Cattolica del Sacro Cuore faciliterà la potatura invernale

11 Feb 2022
Matteo Gatti

Docente di viticoltura all'Università Cattolica

Matteo Semini

Responsabile della linea di ricerca Dynamic Legged Systems di II

L’intervento della robotica e dell’intelligenza artificiale (IA) in agricoltura si sta diffondendo sempre di più supportando gli esseri umani in lavori gravosi, spesso causa di infortuni, e in lavori di alta precisione oppure, in termini più generali, in virtù del minore consumo delle risorse naturali in un’ottica di sostenibilità.

Tra i lavori più onerosi e complessi che possono trarre giovamento dall’applicazione delle nuove tecnologie c’è senza dubbio la potatura delle viti. Ne è un esempio il progetto “Vinum“, finalizzato alla realizzazione di un sistema integrato che, grazie alla raccolta, alla trasmissione e all’elaborazione di dati, promuoverà la digitalizzazione e l’automazione della potatura invernale delle viti.

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Il comparto vitivinicolo è Uno dei settori fondanti della tradizione agricola italiana e indubbiamente quello in cui il nostro Paese emerge come leader in termini di superficie investita, produzione e riferimento internazionale per gli elevati standard qualitativi delle numerose tipologie enologiche. Uno dei compiti più intellettualmente complessi è quello della potatura invernale delle viti. Me periodo invernale, infatti, le viti vengono potate manualmente al fine di assicurare la stabilità produttiva mantenendo un equilibrio ottimale tra attività vegetativa e produttività e i ceppi al fine di preservare la qualità dell’uva.

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Questo processo deve considerare aspetti fisiologici e morfologici che possono variare da pianta a pianta; un’operazione altamente selettiva che rende molto difficile l’automazione di tale attività che è a oggi affidata per lo più all’esperienza dell’operatore specializzato con inevitabile aggravio dei costi operativi.

Il progetto Vinum

Il team Dynamic Legged Systems dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) in collaborazione con l’Università Cattolica del Sacro Cuore (UCSC) sta sviluppando un sistema composto da una piattaforma robotica e un apparato per il riconoscimento visivo degli organi della vite in grado di individuare caso per caso la zona da potare in base alle necessità dei viticoltori.

Questa attività rientra, appunto, nel progetto “Vinum”.

Vinum prevede l’utilizzo di un robot quadrupede idraulico HyQreal realizzato dall’Istituto Italiano di Tecnologia grazie al supporto di INAIL, Moog e nel contesto del progetto europeo ECHORD++, equipaggiato con un braccio robotico in grado di interagire con l’ambiente circostante. HyQReal è un robot lungo 1,33 metri alto 90 cm e con un peso di 130 kg; è protetto da una gabbia in alluminio e dotato di una pelle in Kevlar, fibra di vetro e plastica. Il quadrupede ha zampe resistenti all’acqua e alla polvere dotate di una gomma speciale che permette un’elevata trazione sul terreno.

È dotato di una batteria da 48 Volt che alimenta 4 motori elettrici collegati a 4 pompe idrauliche. A bordo è equipaggiato da 2 computer 1 dedicato alla visione e uno al controllo del robot. Il robot viene pilotato da un operatore umano ed è in grado di eseguire in autonomia alcune azioni funzionali al completamento dei comandi impartiti come evitare ostacoli, buche, ecc.

Come funziona l’AI di HyQreal

Per il progetto Vinum, HyQreal vede tra le sue caratteristiche principali la navigazione autonoma, il sensing e la manipolazione delle colture. Il robot è dotato di un sistema di intelligenza artificiale che grazie a una rete neurale artificiale (Artificial Neural Network) consente di distinguere i diversi organi della vite e di identificare i punti di taglio in corrispondenza dei quali un braccio robotico collegato a una forbice elettrica eseguirà la potatura.

A oggi il robot quadrupede HyQreal viene sperimentato per supportare l’uomo in scenari di emergenza quali incendi, terremoti ed interventi in luoghi pericolosi o inaccessibili per operatori umani e ha dimostrato la usa potenza trainando da solo un aereo di oltre 3 tonnellate.

Conclusioni

Una delle sue peculiarità è di poter camminare efficacemente sui terreni sconnessi come il vigneto dove è stato recentemente testato con successo sia su suolo lavorato che inerbito. Parallelamente i ricercatori IIT insieme al team dell’Università Cattolica stanno mettendo a punto il sistema di IA in grado di riconoscere le modalità migliori di potatura e l’integrazione del braccio robotico è attualmente in corso di ottimizzazione. Nei prossimi 2 anni il sistema integrato potrebbe compiere i primi passi per rendere l’operazione di potatura invernale delle viti più sicura, veloce ed economica e probabilmente in un futuro non così lontano, diverrà più frequente vedere in vigneto dei robot quadrupedi che affiancheranno gli esseri umani al fine di tutelare la competitività delle aziende vitivinicole e la leadership internazionale del nostro Paese.

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