Il braccio robotico, dotato di sistema di visione e di cesoia, sviluppato nell’ambito del progetto congiunto tra Università Cattolica di Piacenza e Istituto Italiano di Tecnologia.
Università Cattolica di Piacenza e Istituto Italiano di Tecnologia hanno dato vita a un laboratorio congiunto per sviluppare un robot capace di muoversi tra i filari. Un’iniziativa che si aggiunge ad altri progetti italiani per portare i robot in vigna.
di Anna De Marco
Alla fine la lunga collaborazione tra ricercatori dell’Università Cattolica di Piacenza () e dell’Istituto Italiano di Tecnologia nel campo delle scienze agrarie e della robotica applicata è sfociata in una struttura ricca di promesse per il futuro: un laboratorio di ricerca in cui vedrà la luce un automa per la potatura dei vigneti che, in realtà, sarà l’unione tra due robot di diverso tipo.
DUE È MEGLIO DI UNO
Il primo è una macchina quadrupede, sviluppata dall’IIT nei suoi laboratori di Genova, simile per certi aspetti al famoso Spot dell’americana Boston Dynamics, che tanto spazio ha trovato nei nostri quotidiani lo scorso dicembre, in occasione del lancio di un fantastico video di robot danzanti. La creazione di IIT si chiama HyQReal ed è il frutto di un lungo lavoro condotto dalla linea di ricerca Dynamic Legged Systems dell’IIT in collaborazione con Inail e Moog.
Il secondo robot è un braccio collaborativo, montato sul quadrupede e dotato di cesoie per realizzare la potatura delle viti.
Prove di utilizzo del braccio robotico nel laboratorio di ricerca allestito a Piacenza.
CAPACE DI IMPARARE
Claudio Semini, responsabile dell’unità di ricerca dell’IIT sui robot dotati di gambe spiega come funzionerà: “Attraverso il ricorso all’intelligenza artificiale, è stata addestrata una rete neurale artificiale (Artificial Neural Network) con l’obiettivo 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 (end-effector) eseguirà la potatura”.
Il sistema, dice ancora Semini: “vedrà i primi test al termine della prossima stagione vegetativa e sarà poi perfezionato nel corso del 2022”.
Claudio Semini, responsabile dell’unità di ricerca Dynamic Legged Systems dell’IIT.
MOBILE E PRECISO
Il robot quadrupede HyQReal è stato presentato per la prima volta nel 2019, quando ha mostrato la sua forza trainando un aereo di 3,5 t all’Aeroporto di Genova. È una macchina dotata di una grande stabilità, assicurata dai 4 solidi punti di appoggio, e che può muoversi con facilità anche in ambienti difficili, con forti pendenze o fondo irregolare. È quindi molto più versatile rispetto a un robot dotato di ruote e ha la possibilità di dosare e misurare i movimenti con precisione tale da potersi avvicinare alle piante di vite trovando sempre il lato di approccio migliore. Il braccio snodato, attrezzato con le cesoie, fa poi il resto, trovando il punto ideale per effettuare il taglio senza danneggiare la pianta.
Il robot quadrupede HyQReal, sviluppato dall’IIT, che costituirà la base su cui verrà montato il braccio robotico per la potatura nel progetto condotto a Piacenza.
CONTRO LA CARENZA DI MANODOPERA
Il nuovo laboratorio ha sede nell’ateneo piacentino. L’obiettivo di questa unione di intenti, spiega Pier Sandro Cocconcelli, responsabile del programma di ricerca, “è sviluppare approcci innovativi nell’ambito delle scienze agrarie, alimentari e ambientali, per mettere a punto metodi diagnostici molecolari rapidi, nuovi materiali derivati da sottoprodotti dell’industria agro-alimentare e sistemi robotici per il monitoraggio e la gestione dei sistemi colturali, di cui il laboratorio di robotica è uno dei risultati”.
Il gruppo interdisciplinare lavora per la diffusione della digitalizzazione e dell’automazione in agricoltura. Con la finalità, illustrata da Marco Gatti, docente di viticoltura e referente del laboratorio per l’Università Cattolica, “di favorire la crescita sostenibile delle produzioni agricole, aiutando ad affrontare il problema della carenza di manodopera. Tre in particolare le aree applicative che intendiamo perfezionare: la navigazione autonoma del robot, la sua capacità di utilizzare sensori per ‘leggere’ l’ambiente che lo circonda e la manipolazione delle colture”.
Grappoli su una vite. La viticoltura si presta particolarmente alla ricerca e sviluppo, per la maggiore possibilità di investimento rispetto ad altre filiere agricole. Foto David Kohler/Unsplash.
DALLA CONOSCENZA ALL’ALGORITMO
Per realizzare macchine agricole smart occorre una profonda conoscenza della morfologia e della fisiologia di piante e animali e delle migliori pratiche per ottimizzare la produzione. E uno degli aspetti più affascinanti della collaborazione tra Cattolica e IIT, conclude Gatti, “consiste proprio nel convertire il processo cognitivo dell’uomo in algoritmi per la realizzazione di specifiche operazioni, allo scopo di rendere il lavoro più efficiente, meno faticoso e più sicuro”.
IL PROGETTO GRAPE
Il progetto piacentino non è l’unico del genere. Il Politecnico di Milano, nel suo dipartimento DEIB, ha per anni sviluppato un progetto, denominato Grape, per il monitoraggio e la lotta biologica nel vigneto, utilizzando come base un robot mobile su ruote di produzione francese dotato anch’esso di un braccio collaborativo. “Ora”, spiega Matteo Matteucci, professore associato nell’ateneo milanese ed esperto in intelligenza artificiale e in robotica, “da quell’esperienza sono nate altre linee di ricerca per migliorare le tecniche di monitoraggio robotico del vigneto e di ottimizzazione dei trattamenti, che vogliamo realizzare pianta per pianta, solo dove e quando è necessario, in modo mirato”.
AGRICOLTURA DI PRECISIONE
Le vigne sono colture che si prestano alla sperimentazione robotica, perché, spiega Matteucci, “la filiera vitivinicola ha un alto valore aggiunto e più di altre attività agricole consente investimenti in ricerca e sviluppo. Spesso i vigneti diventano i luoghi in cui testare tecnologie applicabili poi ad altre produzioni”. Lo dimostrano anche gli impieghi di droni, che proprio in viticoltura cominciano a trovare uno sviluppo commerciale, come attesta la nascita in alcune regioni italiane, come Piemonte e Umbria, di aziende dedicate a questa attività.
I droni consentono di monitorare le condizioni dei vigneti, rilevando situazioni critiche, come per esempio ristagni d’acqua, siccità, piante colpite da malattie e, in alcuni casi, possono essere utilizzati anche per irrorazioni su singole piante, mettendo in atto quei concetti di agricoltura di precisione che intendono rendere più sostenibile tutta l’attività nei campi. ©WE ROBOTS
Un’altra applicazione robotica che sta prendendo piede in agricoltura è l’uso di droni per compiti di monitoraggio o di trattamenti circoscritti. Foto David Henrichs/Unsplash.