Il contenuto tecnologico delle macchine agricole cresce con rapidità. Fino a qualche anno fa era dovuta soprattutto all’implementazione di dispositivi elettronici e meccatronici fatta con lo scopo di migliorare l’efficienza di specifici sottosistemi e di adottare i metodi propri dell’agricoltura di precisione. Oggi fra le novità sembrano prevalere i sistemi che favoriscono la connettività delle macchine: il parco macchine diventa una flotta coordinata che si può governare con uno smartphone e di cui si può registrare l’intera attività. Tuttavia in questo proliferare di innovazioni elettromeccaniche e informatiche è evidente la tendenza, in atto ormai da diversi anni, verso la produzione di macchine agricole sempre più autonome. Così le macchine agricole sono sempre più spesso equipaggiate con sensori avanzati per rilevare parametri ambientali e stato delle colture, dotate di connettività IoT (cioè il cosiddetto internet delle cose, che consente di realizzare macchine smart) per sfruttare piattaforme gestionali e disporre di analisi in tempo reale e nei casi più evoluti provviste di software di intelligenza artificiale (AI) e di machine learning per prendere decisioni autonome e per migliorare le performance.
Le case storiche, costruttrici di macchine agricole, oggi producono trattori e attrezzature con soluzioni e dotazioni tecnologiche tali che possiamo considerare già l’anticamera della robotica. Insomma ci girano attorno, tastano il terreno, e soprattutto sperimentano. Molte hanno già realizzato prototipi di trattori autonomi, addirittura privi di cabina, talvolta con motore elettrico (più facile da robotizzare, ma più difficile da alimentare) e si propongono di entrare sul mercato a breve con veri e propri trattori robotici. Ad esempio, Deana Kovar, presidente di John Deere’s Worlwide Agricolture & Turf Division for Europe Asia e Africa, ha di recente dichiarato di prevedere, entro il 2030, l’immissione sul mercato di una linea di macchine per seminativi completamente autonoma e con trattori dotati di tecnologia ibrida per le medio-grandi potenze, elettrica per le altre. Karl, il trattore a guida autonoma di Kuhn, è potenzialmente già operativo. Altre case lavorano per entrare sul mercato con linee di trattori completamente elettrici, come ad esempio Fendt. Tuttavia solo la promulgazione dei nuovi regolamenti europei sulle macchine agricole, robot, IA, responsabilità civile, ecc. potrà dare impulso a questo segmento di mercato.
Realizzare un trattore che opera senza conducente nella coltivazione dei seminativi è una bella sfida ed un’ottima palestra per gli sviluppi tecnologici futuri, ma non potrà essere un punto di arrivo per l’agricoltura e poco inciderà sul sistema agricolo. Con i mezzi attuali e le tecniche di coltivazioni più all’avanguardia che prevedono minime lavorazioni superficiali, semine ad alta velocità, irrigazione con pivot o rainger, e affidando la raccolta ad imprese di meccanizzazione un operatore specializzato può dominare superfici prossime ai 1.000 ettari con 3, 4 colture in rotazione, in modo da differire le epoche di semina. Il vero business della robotica è un altro.
Start-up e dintorni
Lo hanno ben capito start up e aziende ipertecnologiche che sono entrate a gamba tesa nel mercato stravolgendo i canoni delle macchine agricole convenzionali proponendo macchine originali per architettura, dimensioni e potenza; veri e propri robot in grado di svolgere alcune operazioni in piena autonomia (o quasi). Una sferzata di novità che ha stimolato la ricerca privata e creato un indotto estremamente interessante. Anche se è difficile generalizzare, questi robot sono in genere destinati a svolgere soprattutto quelle operazioni agricole considerate problematiche.
Ad esempio nel controllo delle infestanti sono proposti robot che consentono di realizzare un diserbo fisico (meccanico, termico, laser, ecc.) oppure chimico ma mirato alla singola malerba, e che già rappresentano una valida alternativa all’irrorazione su tutto il campo. In alcune colture orticole, il diserbo intelligente operato da robot si pone in alternativa al lavoro manuale ancora necessario sulle orticole a semina fitta che non consentono il ricorso ai film di pacciamatura.
Il tema della manodopera è ovviamente centrale, ma il robot può avere pieno successo quando si propone in sostituzione della manodopera stagionale non specializzata (sotto il profilo tecnologico, perché qualsiasi lavoro manuale agricolo richiede perizia e capacità). In questo contesto la grande sfida è la raccolta del frutto di una pianta che può essere erbacea, arbustiva o arborea. Questa infatti è quasi sempre una operazione gravosa per l’operatore, costosa per l’imprenditore strettamente stagionale, che crea difficoltà di tipo manageriale. Ecco perché affrancare la raccolta della frutta dal lavoro umano affidandola a macchine autonome è, soprattutto per le grandi aziende, uno degli obiettivi che emergeranno con forza sul breve periodo.
Le soluzioni sono diversissime, alcune decisamente estrose, ma tutte cercano di risolvere il problema della salvaguardia dell’integrità del frutto che, ricordiamolo, è destinato al consumo fresco, alla sua individuazione all’interno del fogliame, alla valutazione del suo grado di maturazione, alle modalità di distacco. Basti pensare quanto possa essere complesso non schiacciare una fragola o un mirtillo durante il prelievo, la difficoltà di staccare dalla pianta un peperone o una zucchina, di raggiungere il frutto su grandi piante come melo e pero. Ecco che compaiono mani robotiche, pinze manipolatrici, ventose e altre soluzioni capaci di gestire la presa con sufficiente abilità e garanzia di integrità.
Il riconoscimento sfrutta il colore, quando può, o la forma, o sempre più spesso nelle macchine equipaggiate con IA utilizza una serie complessa di parametri scelta direttamente dalla macchina attraverso processi di machine learning. Il robot, quando è dedicato alla raccolta di frutti a maturazione scalare, può anche essere dotato di dispositivi che analizzano in tempo reale la qualità del prodotto raccolto fornendo al robot un feedback di verifica. Sono robot che operano secondo la filosofia giapponese del Kaizen, cioè dell’auto-sviluppo continuo.
Un altro settore a forte impiego di manodopera stagionale e poco specializzata è quello del trapianto. In questo caso però attrezzature robotiche o semi-robotiche sono già sul mercato da diversi anni. Sono macchine nelle quali l’aspetto meccanico predomina, e i sistemi elettronici sono sostanzialmente preposti al coordinamento delle diverse componenti della trapiantatrice. Tuttavia la ricerca industriale sta cercando di applicare sistemi di riconoscimento della qualità della pianta (sostanzialmente dimensionale) e del suo stato fisiologico, in modo da procedere al trapianto solo di piantine sane e vigorose. Anche in questo caso si tratta di applicare sistemi di IA dotati di machine learning.
Il rapporto macchina-pianta è in continua evoluzione. Infatti si da per scontato che il riconoscimento e poi l’analisi avvengano sfruttando dispositivi ottici o in alternativa onde elettromagnetiche fuori dal visibile, come infrarossi (si pensi al NIRS) o violetti e ultravioletti. In realtà non è sempre così. Ad esempio alcuni ricercatori hanno sviluppato un sensore che identifica diverse specie di piante in vari stadi di crescita “toccando” le loro foglie con un elettrodo ispirato dalla pelle umana. Il robot è in grado di misurare proprietà come la consistenza della superficie e il contenuto d'acqua che non possono essere determinate con gli attuali approcci visivi. Un metodo di questo tipo potrebbe consentire di monitorare la salute e la crescita delle colture e supportare decisioni sulla quantità di acqua e fertilizzanti da somministrare alle piante e sul controllo di parassiti e malattie.
Scorciatoie
Sul mercato sono presenti dispositivi applicabili a normali trattori di diverse marche e potenze presenti sul mercato trasformandoli in macchine autonome. In genere è fornito un kit di retrofit e un sistema software che trasforma i trattori in veicoli autonomi in grado di trainare, trasportare e azionare una serie di attrezzature agricole, senza la necessità tecnica di una supervisione continuativa (la sorveglianza tuttavia potrebbe essere obbligatoria sotto il profilo normativo).
L’installazione è rapida e può avvenire anche su trattori esistenti permettendoli di eseguire in modo autonomo una serie di operazioni sul campo. Ovviamente i kit comprendono sistemi di connessione avanzati che consentono di registrare l’attività, di controllarla da remoto e di gestirli come prevede il sistema Steward di Sabanto. Inoltre è necessario rilevare il confine del campo e gli eventuali ostacoli guidando manualmente il trattore. Il percorso ottimale è successivamente definito dal software in funzione della geometria del campo, della posizione in tempo reale del trattore all'interno del campo, del grado sovrapposizione, modalità di lavoro a fine campo. Durante l'intera attività traiettorie e consumi sono trasmessi in cloud, dove possono essere monitorati dall’agricoltore o, se necessario, dal nostro team di assistenza.
Molte le soluzioni simili a questa come quella proposta da Same Deutz-Fahr (SDF) che trasforma il suo TTV 5115 in uno Smart Vineyard Tractor. Questo trattore acquista la capacità di operare in autonomia grazie a telecamere anteriori, posteriori e laterali, antenna GPS e paraurti di sicurezza. La tecnologia autonoma del TTV 5115 proviene da VitiBot, il produttore francese che ha sviluppato il robot Bakus, progettato per la falciatura e l'irrorazione dei vigneti. Il trattore stretto Deutz-Fahr TTV 5115 dovrebbe arrivare sul mercato non prima di due anni.
La sensoristica aiuta anche a integrare natura e produzione agricola. Per le aree agricole a confine con aree naturali, frequenti su alpi e appennini, Pöttinger ha sviluppato già anni fa, ma oggi migliorato nella sua efficacia, uno scanner per fauna selvatica. Il nuovo Sensosafe wildlife scanner può essere montato sulla parte anteriore di falciatrici, mietitrebbie e altre raccoglitrici. Quando rileva uccelli, cervi o altri animali selvatici nascosti dalla coltura, avvisa il conducente di fermare la macchina. Lo scanner utilizza una luce a infrarossi che interagisce con i selvatici, che pare più efficace delle termocamere.
