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Progetto Rhea, arrivano i nostri… robot


Negli ultimi anni si stanno sempre più diffondendo e sviluppando nuove tecnologie che aiutano a gestire in maniera precisa sia le superfici agricole che quelle forestali. Queste innovazioni vengono normalmente incluse all’interno del concetto più ampio di “Agricoltura di Precisione”, che consiste nella gestione agronomica differenziata del terreno considerandone la variabilità spaziale.
Inoltre l’impiego di sistemi autonomi (robot) costituisce un ulteriore passo avanti nell’ambito di questa tendenza ad una automatizzazione dell’agricoltura, per cui è ipotizzabile prevedere che in un prossimo futuro nel settore della meccanizzazione agricola si assisterà a una vera e propria rivoluzione, supportata da macchine di questo tipo.
In questo contesto, dal 2010 al 2014, è stato realizzato un progetto di ricerca denominato RHEA (Robot Fleets for Higly Effective Agriculture and Forestry Management), finanziato nell’ambito del Settimo Programma Quadro dell’UE.
Il progetto è stato caratterizzato da un rilevante carattere multidisciplinare e ha incluso complessivamente 15 diversi partner europei, tra università, centri di ricerca, società spin-off e ditte private, in modo da coinvolgere diverse tipologie di competenze tecniche, ingegneristiche ed agronomiche, come la robotica, l’informatica, la meccanica agraria, la malerbologia, le telecomunicazioni. L’obiettivo è stato quello di progettare, realizzare e testare un sistema automatico e robotico per il controllo sito-specifico delle infestanti su specie erbacee e per l’effettuazione di trattamenti fitosanitari su specie arboree e forestali. Questo importante traguardo è stato perseguito realizzando una flotta di robot composta da unità aeree e terrestri che lavorano a stretto contatto tra loro. Ciascuna unità è equipaggiata con un sistema di acquisizione e uno di attuazione, ed è in grado di lavorare in tre scenari diversi: controllo chimico delle infestanti su frumento e fisico – meccanico e termico – su mais e trattamenti fitosanitari su olivo.

Il ruolo e le realizzazioni della ricerca italiana
in meccanica agraria

Una macchina automatica per il controllo sito-specifico delle infestanti su mais è stata progettata e realizzata presso l’Università di Pisa per l’applicazione del pirodiserbo a rateo variabile in tempo reale, in accordo con la percentuale di copertura delle malerbe rilevata attraverso un sensore ottico.
L’attrezzatura, larga 3 m, è equipaggiata con 5 elementi rigidi sarchianti (un’ancora a zampa d’oca centrale e uno o due elementi a “L” laterali) che operano nell’interfila in modo non selettivo e con 4 coppie di bruciatori che attuano il controllo sito-specifico delle infestanti sulla fila del mais (“cross-flaming”).
In base alla percentuale di copertura delle infestanti rilevata dal sensore ottico i trattamenti di pirodiserbo vengono realizzati con dosi variabili di GPL. Questa applicazione permette di ridurre i consumi di GPL dal 30% all’80% rispetto a un trattamento a tutta superficie. Il flusso del gas dalle bombole fino ai bruciatori è gestito da un Controllore Logico Programmabile (PLC) composto da una CPU connessa con moduli di input e output. Dopo che la percentuale di copertura delle infestanti è stata rilevata dal sistema ottico, il PLC manda un segnale a un’elettrovalvola appropriata e allo stesso tempo attiva i trasformatori connessi con un elettrodo di accensione. I bruciatori sono composti da una copertura esterna e da una bacchetta forata interna in modo da ottenere una fiamma piatta. La copertura esterna presenta dei fori per l’immissione dell’aria secondaria. Il sistema di accensione è basato su elettrodi al plasma che permettono di ottenere la fiamma in modo quasi istantaneo (0,39 s dopo l’apertura dell’elettrovalvola e l’attivazione dei trasformatori). La macchina è stata realizzata in modo da poter rientrare negli ingombri previsti per il trasporto legale su strada e per questo risulta pieghevole. Per permettere di seguire la direzione data dal sistema di guida del trattore autonomo ed evitare così di danneggiare la coltura, la macchina è equipaggiata con un sistema di sterzo automatico.

Irroratrice automatica per la distribuzione mirata
di pesticidi su colture arboree

L’irroratrice autonoma per la gestione a rateo variabile della distribuzione di agrofarmaci su colture arboree è stata realizzata presso l’Università degli Studi di Firenze. La macchina è semiportata, in quanto, durante l’irrorazione è sostenuta da una coppia di ruote. La distribuzione mirata e a rateo variabile viene ottenuta per mezzo di moduli indipendenti di spruzzatura, che permettono di controllare separatamente e in modo automatico volume, dimensione delle gocce e caratteristiche del vettore aria (intensità e direzione) nelle diverse fasce produttive della chioma. La macchina consiste di due strutture in acciaio che sostengono due serie di moduli di irrorazione costituiti da quattro dispositivi di polverizzazione per lato. Gli elementi irroranti posti nella parte superiore ed inferiore, in ogni lato della macchina, possono ruotare con un range variabile da 0 ° a 30 ° per adattare la direzione di spruzzatura alle caratteristiche del bersaglio. Le caratteristiche della chioma sono acquisite mediante otto sensori a ultrasuoni che ne rilevano lo spessore in quattro differenti fasce verticali, ciascuno associato a un singolo modulo di irrorazione secondo le regole impostate su un PLC (100% spessore della parete vegetale = 100% della dose; 50% spessore della parete vegetale = 70% della dose; 30% spessore della parete vegetale = 30% della dose; assenza di vegetazione = 0 dose). Il controllo della portata di aria è realizzato attraverso due tipologie di soluzioni: dispositivi di posizionamento e valvole “a farfalla”.
La distribuzione a rateo variabile prevede l’impiego di coppie di ugelli e permette di ridurre del 70% la portata della miscela in caso di ridotto volume della chioma.

Conclusioni

I risultati conseguiti nell’ambito del Progetto RHEA, giudicati realmente impressionanti dai valutatori dell’UE dopo la final demo che ha avuto luogo a Madrid il 23 maggio 2014, sono molto promettenti e, comunque, rappresentano una proposta concreta di applicazione delle smart technologies e dell’agricoltura di precisione alla operazioni di difesa dei vegetali e possono pertanto contribuire a fornire strumenti efficaci agli agricoltori, affinché questi possano ridurre sensibilmente (del 75% e oltre) l’impiego di agrofarmaci, sia su coltivazioni erbacee e orticole che su colture arboree.

Andrea Peruzzi, Marco Vieri

(da: Mondo Macchina)