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.
Agricoltura 4.0, i dati al centro del nuovo sviluppo: come raccoglierli e gestirli
I numeri del comparto vitivinicolo
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.
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.
L’agricoltura 4.0
La robotica e l’IA sono strumenti che già oggi intervengono in svariate attività velocizzando, ottimizzando e rendendo più facile il lavoro. Se, da un lato, siamo sempre più abituati alla presenza di queste tecnologie nei lavori più high tech o in ambito medico, possiamo pensare all’applicazione di tali strumenti innovativi in campi più “tradizionali” come l’agricoltura?
La risposta a questa domanda è ogni giorno più positiva. 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. Da qualche anno, infatti, si parla di Agricoltura 4.0, un ambito in cui si stanno investendo molte risorse economiche vista la rilevanza che potrebbero avere tali tecnologie nell’ottimizzazione delle risorse. Si può pensare a strategie per una concimazione o irrigazione ottimizzata in base a parametri chimici, fisici e metereologici rilevati da sistemi di sensori o a trattamenti sito-specifici che entrano in atto solo se necessario grazie a un sistema di monitoraggio supportato da algoritmi di IA e machine learning.
In molti casi, sistemi di questo tipo sono già operativi e, grazie a una fitta rete di sensori integrati nelle attività agricole, grandi masse di dati alimentano algoritmi che giorno dopo giorno diventano più performanti e permettono di avere sistemi sempre più efficienti. Spesso però, soprattutto da parte dei non addetti ai lavori, questa invasione di “campo” viene vista come un agente snaturante delle attività legate alla tradizione agricola, sebbene chi vive di agricoltura non può che constatare quotidianamente i grandi vantaggi che l’avanzamento tecnologico sta apportando nella routine lavorativa.
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.
