La ricerca industriale ha portato da un lato allo sviluppo di sistemi di lettura dell’ambiente basati su software di intelligenza artificiale, sfruttata per il riconoscimento delle colture e delle infestanti, e dall’altro allo sviluppo di dispositivi meccatronici ad altissima reattività.
Il settore più coinvolto è quello orticolo a causa della brevità di molti cicli colturali e del consumo fresco a cui è destinata buona parte della produzione.
Le strategie per ridurre l’impiego della chimica durante la coltivazione, infatti, sono riconducibili all’impiego della sarchiatura in sostituzione del diserbo oppure di irroratrici e atomizzatori che eseguono trattamenti mirati al bersaglio da colpire; esistono però anche soluzioni che operano la devitalizzazione delle infestanti senza toccare il suolo e senza ricorso alla chimica ma utilizzando sistemi basati sulla corrente elettrica o su raggi laser.
In tutte queste innovative attrezzature sono presenti dispositivi meccatronici molto sofisticati, computer industriali con elevata potenza di calcolo, attuatori, oggi in prevalenza elettrici, capaci di azionare utensile o ugello nella misura esatta del comando ricevuto.
Tuttavia anche le componenti meccaniche tradizionalmente presenti su queste macchine sono state rivisitate perché l’approccio agronomico è cambiato e mutati sono anche i tempi e le modalità di esecuzione. L’obiettivo è quello di sostituire l’uomo in una delle operazioni, il controllo delle malerbe, che hanno contraddistinto negativamente l’agricoltura sin dai suoi albori. Un lavoro gravoso che ha trovato soluzione temporanea e parziale nella chimica e che oggi può essere surrogato da queste attrezzature offrendo percorsi produttivi più coerenti con la sostenibilità ambientale.
Le soluzioni disponibili sul mercato si diversificano fra loro per la modalità con la quale controllano le malerbe (meccanica, chimica, fisica), per la velocità di esecuzione e quindi per la capacità di lavoro, per le condizioni operative all’interno delle quali possono avere successo, qualità del lavoro svolto sulla fila e il tenore dell’investimento necessario.
Tutte le soluzioni proposte, invece, una volta rese idonee per le tipologie di coltura e settate per operare sui sesti di impianto presenti in azienda sono relativamente facili da gestire grazie a interfacce amichevoli.
Le sarchiatrici innovative operano bene e con piena efficacia solo quando le infestanti sono di piccole dimensioni, a pochi giorni dall’emergenza. Infatti queste macchine sono caratterizzate da utensili “leggeri” che operano molto vicine alla coltura e appena sotto la superficie del suolo e quindi una malerba ben radicata non verrebbe scalzata in modo sufficiente. Un’azione più intensa e aggressiva non è conveniente perché rischierebbe di compromettere l’integrità delle piante coltivate.
Anche le diserbatrici che sfruttano principi chimici o fisici sono più efficaci e risolutive quando operano su infestanti da poco emerse dal terreno, anche se riescono ad essere utili anche su malerbe già sviluppate. Il problema in questi casi, soprattutto su colture con elevate densità di semina o trapianto, è che la malerba molto sviluppata può intersecarsi e sovrapporsi alle piante coltivate rendendo impossibile un intervento chimico o fisico selettivo.
Riconoscimento della fila
Sono macchine dotate di un sistema di riconoscimento della fila e non della singola pianta coltivata. In genere sono attrezzature in cui una singola telecamera serve una intera sarchiatrice. Tuttavia bisogna avere l’accortezza di scegliere la sarchiatrice con la medesima larghezza di lavoro della seminatrice o della trapiantatrice.
Il sistema di identificazione è quindi meno complesso, meno sofisticato e meno costoso rispetto a quello installato su altre tipologie di sarchiatrici. Grazie alla sua presenza l’attrezzatura riesce a mantenere gli utensili sarchiatori all’interno dell’interfila senza il supporto dell’operatore dedicato. Infatti la videocamera individua e campiona una o più file della coltura e il Plc elaborata l’informazione invia il comando all’attuatore idraulico che corregge la posizione del telaio sul quale sono agganciati gli utensili rispetto al telaio principale della sarchiatrice collegato al trattore.
Il segreto di tutte le sarchiatrici convenzionali e non è proprio il doppio telaio, con quello interno capace di traslare, su ambo i lati, rispetto a quello esterno.
L’escursione assoluta dovrebbe essere più o meno pari alla larghezza dell’interfila. L’attuatore è (quasi sempre) un martinetto idraulico munito di un sensore di posizione che fornisce un feed back al Plc che governa il movimento.
Queste attrezzature sono quindi munite di utensili costituiti da ancorette o molle munite di puntale a zappetta che operano sull’interfila e in molti casi di altre tipologie di utensili che operano in prossimità della fila. Questi ultimi, con fogge originali, svolgono una azione rinettante la cui efficacia dipende anche dal grado di sviluppo della coltura. Ciascun gruppo sarchiante dovrebbe essere
collegato al telaio interno mediante un parallelogramma articolato la cui sensibilità, cioè la possibilità di modificare il carico sugli utensili, possa essere variata entro intervalli ampi. Infine, la videocamera deve essere capace di operare in diverse condizioni di luce, inevitabilmente mutevoli per intensità e angolazioni.
Riconoscimento della singola pianta
Le sarchiatrici dotate di questo sistema sono sarchiatrici di precisione o automatiche proprio perché capaci di lavorare il terreno non solo nell’interfilare ma anche attorno alla pianta coltivata entrando con l’utensile sulla fila fra una pianta e l’altra.
Sono dotate di software AI corredato di banche dati specifiche per ciascuna coltura. Ciò consente al software di imparare a riconoscere la pianta coltivata distinguendola dalle infestanti o dal terreno nudo.
Ciascuna fila della macchina è munita di una telecamera che opera nel visibile con illuminazione dedicata a flash. Durante l’operazione il software elabora l’immagine, riconosce la pianta coltivata, ne rileva la posizione e interviene inviando il comando guida all’utensile che opera sulla fila prima che raggiunga la pianta per evitare di danneggiarla. Il comando è recepito da un motore elettrico senza spazzole ad alta reattività.
Gli utensili si muovono o con rotazioni parziali lungo un asse verticale in modo che l’utensile entra ed esca dalla fila, o percorrendo un breve arco di cerchio con un movimento a pinza (apri e chiudi) o in linea retta con moto alternato. Gli utensili spostandosi trasmettono al terreno lavorato l’energia cinetica del loro movimento che, quando supera determinati livelli, lo trasla di lato creando un vuoto attorno alla pianta. Quando la velocità di esecuzione è elevata l’energia trasmessa può arrivare a sollevare il terreno e a lanciarlo sulla pianta.
Se la pianta è una insalata in cespo e il terreno penetra fra le foglie, il prodotto perde valore e può essere rifiutato dalla grande distribuzione organizzata. Gli utensili a moto rettilineo sono quelli più sensibili a questa problematica, mentre quelli che eseguono rotazioni parziali lo sono meno.
Ovviamente anche la foggia dell’utensile, la composizione del suolo e il suo stato di coesione possono contribuire a ridurre o ad incrementare il problema.
A tale riguardo non esiste una regola fissa e bisogna verificare il comportamento della macchina nelle diverse condizioni di suolo: in casi critici ridurre la velocità di avanzamento potrebbe consentire di ridurre la velocità di reazione a livello dell’utensile. Utile è condurre le irrigazioni in modo da garantire al momento della sarchiatura un grado di umidità tale da favorire la lavorazione ed evitare il fenomeno della scalzatura attorno alla pianta.
La profondità di lavoro nelle macchine più evolute può essere impostata dal monitor di bordo in modo indipendente per ciascun elemento sarchiante. Altre differenze fra i diversi modelli in commercio sono l’interfila minima lavorabile, la distanza minima fra le piante e la profondità massima di lavoro.
Riconoscimento infestante e coltura
In questo caso il sistema individua le piante e le classifica distinguendole fra malerba e coltura. Di fatto registra dove si trova l’infestante in modo da colpirla evitando di colpire la coltura o il terreno nudo.
In questo caso il software realizza una vera mappa che gli consente di guidare sul bersaglio in modo preciso o anche estremamente preciso l’azione che la macchina è progettata per compiere.
L’azione può essere una irrorazione mirata della malerba con un prodotto chimico oppure con un raggio laser. A tale riguardo è bene precisare che fra i prodotti chimici diserbanti ve ne sono diversi approvati dal disciplinare biologico con una differenza che i diserbanti per l’agricoltura convenzionale sono, almeno in certi casi, selettivi, mentre quelli per l’agricoltura biologica non lo sono e se colpiscono la coltura la danneggiano irrimediabilmente.
Quindi una irroratrice intelligente può giovare largamente a entrambe le tipologie di agricoltura ampliando le soluzioni applicabili e può condurre a risparmi di prodotto anche del 90%.
Questa tecnologia, a differenza delle sarchiatrici, può però essere utilizzata anche per colpire solo la coltura e non il resto del terreno o le eventuali infestanti presenti. In questo caso il trattamento potrebbe essere curativo, come quelli di lotta contro funghi patogeni, o con prodotti biostimolanti o fertilizzanti ad assorbimento fogliare. Il risparmio di prodotto in questi casi può superare il 30-40%.
Le attrezzature laser agiscono ovviamente solo sulle malerbe colpendole con il raggio sul centro pianta vicino al colletto. Anche con questa tecnologia i migliori risultati si ottengono operando su malerbe negli stadi giovanili.
