Agricoltore robotico

Scienziati in Danimarca stanno sviluppando un robot agricolo per identificare ed eliminare le erbacce. Anche se questo potrebbe sembrare un compito relativamente facile, in realtà richiede molta intelligenza artificiale per individuare le erbacce tra le colture. Il robot è ancora nelle prime fasi di sviluppo, ma i ricercatori sperano che alla fine porterà a una riduzione della quantità di erbicidi utilizzati dagli agricoltori e quindi a un taglio dei costi.

Spaccaerba robotizzato: Il diserbo potrebbe essere relativamente facile per gli umani, ma presenta un'interessante serie di sfide per i robotisti. Anche navigare tra le file di colture può essere complicato per un robot. I ricercatori sperano di dotare Hortibot (sopra) di un sistema per identificare le piante in base ai modelli fogliari in modo che possa spruzzare selettivamente le erbacce con un erbicida.

Chiamato Hortibot, il robot semi-autonomo è una piattaforma di navigazione progettata per avere diversi strumenti agricoli montati su di esso per rimuovere meccanicamente le erbacce o spruzzarle con precisione con erbicida. Lo scopo originale era quello di costruire un robot che fosse semplice da usare e potesse essere azionato da un lavoratore non qualificato, afferma Rasmus Jørgensen , agronomo presso l'Istituto di ingegneria agraria dell'Università di Aarhus, a Horsens, in Danimarca.

Attualmente, gli agricoltori tendono a trattare le erbacce spruzzando interi campi o utilizzando lavoratori manuali per rimuovere fisicamente le erbacce a mano. Ma questi approcci hanno i loro problemi, dice Jørgensen.

Sebbene la manodopera possa essere economica, il costo della formazione dei lavoratori può aumentare. L'elevato turnover di lavoratori poco qualificati in agricoltura significa che gli agricoltori spesso devono pagare per formare fino a un terzo della loro forza lavoro ogni anno.

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• Guarda l'Hortibot in azione.

L'irrorazione indiscriminata di erbicidi ha un impatto ambientale, è uno spreco e aumenta il costo dell'agricoltura. E gli erbicidi vengono normalmente irrorati utilizzando mezzi pesanti come i trattori, che a loro volta provocano il compattamento del terreno. Se il terreno è troppo compatto, le radici non possono penetrarlo e l'acqua non può passare, afferma Jørgensen. Un singolo trattore e il suo carico possono pesare abbastanza da compattare il terreno fino a mezzo metro, dice.

L'obiettivo con Hortibot è affrontare questi problemi consentendo a un robot leggero di svolgere gli stessi compiti sotto la supervisione di un singolo lavoratore con poca formazione. Con un peso di soli 245 chilogrammi, circa un quarantesimo di un trattore, il robot si basa su una struttura modificata di un tosaerba telecomandato disponibile in commercio chiamato Ragno .

Alto un metro, largo e lungo circa un metro e mezzo, l'Hortibot a quattro ruote è dotato di una telecamera rivolta verso il basso. Ciò consente al robot di navigare autonomamente tra più file di colture senza danneggiarle e senza l'uso di alcuna tecnologia di posizionamento globale. Alcune macchine agricole ora utilizzano il GPS, ma può essere inaffidabile poiché dipende dalla risoluzione e dall'accuratezza delle mappe, afferma Jørgensen.

L'utilizzo di un approccio basato sulla visione garantisce che il robot copra il campo in modo più accurato, girando quando raggiunge il bordo di un campo per continuare a serpeggiarsi lungo l'intero appezzamento. L'operatore umano è lì per guidarlo sul campo e fermarlo se emergono ostacoli. Con meno di un'ora di allenamento e utilizzando un semplice stick di controllo, chiunque può usarlo, afferma Jørgensen.

In un recente Field Robot Event, tenutosi a Wageningen, nei Paesi Bassi, Hortibot è stato in grado di seguire i solchi e girare autonomamente nella direzione appropriata quando ha raggiunto il bordo dei filari. Mentre alcuni degli altri robot erano in grado di seguire le linee di ritaglio, non erano in grado di girarsi. Abbiamo dimostrato che [Hortibot] è facile da lavorare e può fare curve senza molta pianificazione, afferma Jørgensen.

Il team di Hortibot sta ora pianificando di dotare il robot di strumenti modulari per l'irrorazione di precisione e la rimozione meccanica delle erbacce. Lo scopo qui è identificare prima le erbacce, quindi spruzzarle individualmente senza colpire le colture o rimuoverle senza danneggiare le colture vicine.

Negli ultimi anni, c'è stato un crescente interesse per l'uso di sarchiatrici meccaniche interfilari a causa della preoccupazione per il degrado ambientale e della crescente domanda di alimenti prodotti biologicamente, afferma Athanasios Dedousis, un ingegnere agrario che ha sviluppato un tale sistema a Università di Cranfield , Nel regno unito.

Ma far funzionare tutto è probabilmente una sfida enorme, dice Chris Melhuish , direttore del Laboratorio di robotica di Bristol , Nel regno unito. Fare in modo che una macchina lo faccia è estremamente difficile, dice.

Jørgensen è d'accordo. C'è stata molta ricerca utilizzando l'analisi iperspettrale per cercare di identificare le firme uniche di diverse piante in base alle frequenze di luce che assorbono, dice, ma si scopre che il loro assorbimento dipende molto dalla salute nutrizionale della pianta.

Quindi il laboratorio di Jørgensen sta adottando un approccio diverso. Usiamo l'analisi della forma, dice. Analizzando la vicinanza, l'orientamento e la posizione delle foglie l'una rispetto all'altra, è possibile distinguere le erbacce dalle piante coltivate. Le difficoltà sorgono quando le foglie di piante diverse si sovrappongono o si oscurano a vicenda, ma Jørgensen crede che sia un approccio che alla fine si dimostrerà più affidabile dell'analisi spettrale.

Allo stesso modo, la rimozione meccanica delle piante è tutt'altro che semplice, afferma Dedousis. Le file delle colture non sono sempre dritte e le piante non sono equidistanti. E poiché alcune aree possono avere alti livelli di infestazione da erbacce, i meccanismi per rimuovere le erbacce devono essere precisi fino a circa 50 millimetri, afferma Dedousis.

Ma è probabile che la sfida significativa riguardi l'economia, afferma Melhuish. Al momento, non è possibile che [il robot] sia conveniente, dice. Il costo stimato di Hortibot è di circa $ 55.000. Con i lavoratori migranti sia in Europa che negli Stati Uniti disposti a lavorare per salari bassi, è difficile vedere come il robot potrebbe competere, dice.

Il costo di Hortibot potrebbe essere compensato dalla sua produttività, afferma Dedousis. Il diserbo è un lavoro ripetitivo. I robot possono farlo 24 ore su 24 e in tutte le condizioni atmosferiche. Per gli agricoltori biologici, questo potrebbe essere un vero vantaggio. Hortibot è la strada verso il futuro, afferma Dedousis. Ma prevede che ci vorranno alcuni anni prima che sia pronto per l'agricoltura commerciale.

In effetti, Jørgensen afferma che prima che il robot possa essere commercializzato, sono necessarie alcune riprogettazioni fondamentali. Questi includono l'aumento del calibro delle ruote per consentire a Hortibot di coprire più file di colture ad ogni spazzata e l'aumento dello spazio per rendere il robot adatto a un'ampia gamma di colture.

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