Un’applicazione rilevante della robotica in agricoltura è lo sviluppo di robot autonomi per il trasporto di utensili. Spesso ispirato alle forme dei trattori, questo settore è stato rapidamente preso di mira da start-up tecnologiche, senza significativa esperienza con le macchine agricole, ma nemmeno i pregiudizi…
- I primi inizi: cavalli di battaglia
Alla fine del XX secolo, i primi robot agricoli autonomi erano simili a trattori: piccoli dispositivi da laboratorio o trattori su scala ridotta. Queste macchine ingombranti si affidavano a GPS o a telecamere per la navigazione di base e utilizzavano strumenti di ampio respiro come gli erpici standard o rotanti, per diserbare meccanicamente i terreni. Pur essendo efficaci, mancavano di precisione e rischiavano di danneggiare le colture insieme alle infestanti.
La loro autonomia era limitata, come lo erano la precisione e la mobilità che ne limitavano l’efficacia nelle applicazioni agricole del mondo reale.
- Plasmare il futuro
Con il progredire della tecnologia, sono evoluti anche il design e le capacità dei robot agricoli. Nel tentativo di ottimizzare i processi di diserbo meccanico, questi robot hanno iniziato ad adottare forme e configurazioni diverse, per adattarsi efficacemente ai meccanismi esistenti o ai nuovi strumenti attivi. Sono emerse diverse forme predominanti, ognuna adattata a specifici ambienti e compiti agricoli:
Design compatto simile a quello di un trattore: il design prevalente assomiglia a un trattore compatto, dotato di cingoli o ruote per la mobilità su vari terreni. Questi robot sono dotati di una o più piattaforme o hitech a tre punti per l’attacco degli attrezzi, che consentono loro di trasportare una serie di attrezzi meccanici per il diserbo come zappe, coltivatori di precisione o sarchiatrici meccaniche. Sempre più spesso installano prese elettriche per utensili attivi di precisione. Nella maggior parte dei casi, la motorizzazione del rover è elettrica. L’energia è fornita da batterie o piccoli generatori, che alimentano motori elettrici, utensili o attrezzi. In questa categoria, ex manager di multinazionali di trattori, sono stati in grado di muoversi rapidamente nel mercato. Degni di nota sono i modelli simili a trattori, come il robot modulare danese Agrointelli.
La start-up olandese Agxeed, ha fatto colpo con i suoi modelli gommati e cingolati per colture estensive e vite, insieme al suo lontano cugino, Amos Power.
I trattori Monarch , disponibili principalmente negli Stati Uniti, hanno deciso di preservare una cabina di guida sul trattore robot elettrico (non si sa mai!).
L’ascesa del Rover: riduzione delle dimensioni, espansione dell’intelligenza
Entrano in scena i rover. Questi robot autonomi per il diserbo si sono ridotti di dimensioni e sono diventati sempre più sofisticati. I rover, spesso simili a trattori in miniatura o ATV, impiegano numerosi sensori spaziali, aeronautici o navali per navigare. Questi includono GPS, RTK, giroscopi, piattaforme inerziali, Lidar e, naturalmente, sistemi di telecamere. Spesso hanno integrato la visione artificiale e l’apprendimento automatico con potenti computer, per distinguere tra colture ed infestanti. Ciò ha permesso ai produttori di utensili terzi di integrare strumenti attivi per la semina, l’irrorazione ad alta precisione e il diserbo nel rover.
Mutaforma: adattarsi a diversi campi
Oggi non esiste un’unica forma dominante per i robot autonomi per il diserbo. I produttori stanno creando una serie di design per soddisfare le diverse esigenze agricole. Possono avere 2, 3, 4, 8 ruote o cingoli. Ecco alcuni esempi importanti:
I robot di medie dimensioni, cioè fino a 3 tonnellate, sono quelli più sviluppati dai nuovi produttori.
Offrono una compattazione ridotta, lunghe giornate di lavoro, in particolare quelle attività ardue e ad alta intensità di manodopera, attività ripetitive, con una maggiore precisione a velocità molto più elevate. E liberano il tempo dell’agricoltore.
Ma, anche se offrono enormi incrementi di produttività, a seconda della configurazione, non sono per niente economici.
Nel corso degli anni, abbiamo assistito a nuove tecnologie di protezione delle colture montate su robot a guida autonoma. Alcuni di queste start up hanno deciso di concentrarsi sullo sviluppo di tecnologie dirompenti per la protezione delle colture, piuttosto che sulla robotica e autonomia. Ne sono un esempio Ecorobotix in Europa o, Farmwise, Carbon robotics e Stout negli Stati Uniti. Questo sarà l’argomento della nostra Parte V, il mese prossimo.
Altri si sono concentrati sul migliorare i loro rover e lasciare ad altri lo sviluppo degli strumenti.
La prima grande categoria è quella dei portautensili pesanti. Con carichi utili da 500 kg a oltre 1 tonnellata, possono trasportare attrezzature agricole meccaniche esistenti. Sono utilizzati per orticole e colture biologiche a file in aziende agricole da 20 a 100 ettari.
In Europa, la danese Farmdroid FD20 con i suoi strumenti proprietari e la francese Naïo ORIO stanno dominando per le quantità vendute.
Tuttavia, vengono rapidamente sfidati da altri.
La Scandinavia e il nord Europa sono molto attivi sulla scena Agri-tech. la tedesca GT di Farming Revolution , la norvegese Auto-Agri e Kilter; Ekobot e Saga robotics dalla Svezia offrono tutti rover versatili e capaci, di diverse dimensioni e forme. Pixel-Robotics e Odd-bot dai Paesi Bassi, probabilmente seguendo le loro principali competenze, offrono soluzioni uniche di alta precisione, sviluppando soluzioni laser a bassa potenza o irroratori ad alta precisione.
I numeri sono ancora piccoli, ma questi sono gli sfidanti emergenti.
I produttori canadesi Nexus ed Erion guidano il gruppo in Nord America con rover di forma simile, tentando inoltre di affrontare la ricarica efficiente nelle grandi aziende agricole, con stazioni di ricarica attraverso la rete o grandi stazioni di ricarica. Nessuno è ancora penetrato nel mercato europeo.
Nel segmento dei piccoli robot, cioè sotto i 200 kg, rientriamo nel dominio delle università, delle startup e dei prototipi. Sorprendentemente non ci sono molti produttori con grandi numeri di rover vneduti, anche se le piccole superfici orticole di 1-5 ettari tendono ad essere comuni in Europa. Qui Naïo’s OZ domina il mercato, essendo stato concepito 14 anni fa, ed evoluto sulla base delle necessità degli agricoltori. Il prezzo base di 35K, è certamente interessante, soprattutto con le sovvenzioni. Il giapponese Yanmar è l’altro nuovo concorrente degno di nota con la E-X1, annunciata per il 2025.
Strumenti attivi, che incrementano la produttività reale con gli specialisti del diserbo interfilare
L’interesse per i rover, è stato rafforzato dagli strumenti attivi, poiché sempre più produttori di utensili in Europa, hanno cavalcato l’onda dell’innovazione e hanno sviluppato utensili elettrici sempre più precisi, leggeri e semplici, rendendoli utilizzabili dai rover. Degni di nota sono i veterani britannici del diserbo ad alta precisione, come Garford e Tillet e Hague insieme al tedesco KULT Kress o all’olandese HAK, che si sono adattati attivamente ai robot da ormai molti anni.
Il vantaggio è immediato per gli agricoltori. Con il diserbo interfilare, eliminano quasi del tutto il diserbo manuale: fornendo loro un’enorme flessibilità in termini di stagione, condizioni meteorologiche e guadagni di produttività.
3. Il livello successivo: Swarm Intelligence
Il mercato dei rover non ha ancora raggiunto la sua maturità.
I volumi non ci sono ancora: quale principale ostacolo alla riduzione dei costi e dei prezzi.
Comunque anche nella condizione attuale l’adozione è rapida e già redditizia per gli agricoltori di oggi, con un ritorno dell’investimento inferiore a 3 anni.
Le evoluzioni tecniche continueranno a sostituire i trattori e il lavoro manuale.
L’altra metrica è la versatilità nel numero di compiti svolti e nel numero di strumenti compatibili con il rover.
Quali sono le tendenze future? Molti pensano che il robot multifunzionale tuttofare sia irrealistico.
In cento anni di onorato servizio nemmeno i trattori sono in grado fare tutto, nonostante l’ecosistema agricolo sia costruito intorno a loro.
Alcuni pensano che il futuro risieda nella costruzione della soluzione intorno alle attività agricole, non alle attrezzature.
Tanto più che le aziende agricole si stanno concentrando in grandi aziende o cooperative di agricoltori, che condividono attrezzature (ad alta tecnologia).
Alcuni, pochi, produttori stanno sviluppando robot più piccoli, che lavorano insieme, coprendo grandi campi in modo efficiente. Il concetto si chiama sciame: permette di svolgere meglio compiti altamente specializzati in grande numero, come api o formiche.
L’esempio migliore sono i droni che in genere lavorano simultaneamente, coprendo centinaia, migliaia, a volte milioni di ettari in Asia o Sud America.
Ma migliaia di droni che volano simultaneamente richiedono ancora personale e infrastrutture enormi.
È necessario personale altamente specializzato per coordinare e gestire la catena logistica, i compiti includono il cambio e la ricarica delle batterie, la fornitura e la pre-miscelazione dell’acqua e dei prodotti per la protezione delle colture, la ricarica dei serbatoi dei droni: fino a 4 volte per drone all’ora e, naturalmente, il loro volo. Il fabbisogno di personale sale rapidamente a centinaia e migliaia, insieme a infrastrutture consistenti e mobili distribuite su tutti i campi.
Altri pensano che un sistema più piccolo e a basso costo, come una combinazione di stazioni meteorologiche locali, droni specializzati, robot e immagini satellitari sarebbero in grado di osservare e analizzare la meteorologia, il suolo e le colture, fornendo una precisa analisi di primo livello per migliorare il processo decisionale.
Robot operativi specializzati e generalisti, garantirebbero poi un intervento di secondo livello.
Programmati per una gestione ottimimizzata, sono più leggeri, entrano nei campi prima e lavorano più a lungo dei trattori tra un evento meteorologico e l’altro, con una compattazione del suolo minima o nulla. Potrebbero preparare il terreno, controllare le infestanti o monitorare la crescita, irrorare fertilizzanti sulle piante in ritardo o, al contrario, proteggere le colture sulle zone infestate con alta precisione. Ancora più importante, avrebbero una sostenibilità molto più elevata, con dosi ben al di sotto dei livelli di residui o dosaggi europei o nazionali, con una maggiore efficacia.
E poi?
La categoria dei rover è stata la più esplorata, non solo perché è la categoria più numerosa: le colture industriali spaziano dagli orticole di alto valore alle colture estensive.
Rappresenta anche il punto di convergenza tra i produttori di trattori tradizionali e questi nuovi sfidanti. a tutto vantaggio degli agricoltori, che non solo sono in grado di digitalizzarsi, ma sono anche alla ricerca di nuove soluzioni. E presto!
Il livello successivo della robotica richiede che le varie tecnologie robotiche operino in sciame.
Ma per raggiungere questo obiettivo, queste tecnologie devono esistere.
Ebbene, già esistono. Oggi!
Hanno solo bisogno di comunicare tra loro.
