2. I vantaggi dell’agricoltura di precisione

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L’agricoltura di precisione mira a una gestione innovativa dell’attività agricola che determina maggiore sostenibilità e salvaguardia ambientale, maggiore produttività e benefici economici più elevati.

Nell’agricoltura di precisione l’agricoltore può gestire “su misura” le attività della sua azienda in modo da ottimizzarne il potenziale. Infatti, l’intervento è previsto solo dove e quando sia veramente necessario.
Questa selezione degli interventi è possibile grazie all’impiego congiunto di software collegati a sistemi di posizionamento, quali GIS (Geographic Information System) e GPS (Global Positioning System), sensori controllori e attuatori posizionati sia sul terreno, sia su mezzi in movimento (trattori, trebbiatrici, etc.) sia su mezzi aerei.

I dati elaborati forniscono mappe georeferenziate con tutte le specifiche dell’appezzamento: tipo di suolo, coltura, situazione idrica e nutritiva ecc.; quindi mettono in evidenza eventuali carenze e forniscono indicazioni precise su dove e come intervenire.
Con tale sistema l’agricoltore ottiene telerilevazioni satellitari o aeree che identificano con precisione la topografia dell’azienda, lo stato e composizione dei suoi terreni con le relative zone di disomogeneità in termini di sviluppo vegetativo delle colture, e le dotazioni idriche e nutritive del suolo.


Mappa di prescrizione georeferenziata

Tali informazioni permettono di impiegare solo e soltanto le risorse necessarie per il corretto sviluppo delle colture e di evitare spese per trattamenti superflui. In questo modo si ottiene un risparmio economico e si migliora la sostenibilità ambientale.

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1.2.1. Monitoraggio della salinità del suolo

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Un gruppo di ricerca dell’Università di Southampton (Regno Unito) ha sviluppato un nuovo gruppo di sensori per la misurazione della salinità del suolo senza asportare il terreno.

Le novità di questi sensori consistono in:

  • capacità del sensore di misurare la concentrazione di cloruro, uno dei due componenti del sale, nell’umidità del suolo;
  • raccolta delle informazioni in loco, ovvero senza il campionamento del terreno con successiva analisi in laboratorio;
  • misura della sola concentrazione di cloro presente nella parte umida del suolo, ovvero quella che di fatto viene vista dalla pianta, tralasciando quella cristallizzata, che non ha impatto rilevante sulla pianta;
  • capacità di condividere le informazioni raccolte con altri sensori grazie ad una rete wireless;
  • possibilità di creare mappe di tutto l’appezzamento di terreno.

I sensori possono essere istruiti per effettuare diverse misurazioni a intervalli di tempo programmati e a profondità diverse. Si possono quindi ottenere informazioni anche su come varia la concentrazione di cloruri con la profondità del suolo.
Il tempo di vita del sensore si aggira intorno all’anno.

I sensori sono collegati a una unità che può essere tranquillamente impiantata e lasciata sul terreno. L’unità di base funziona a batteria e può trasmettere dati e informazioni tramite connessioni radio, Bluetooth, rete satellitare o telefonica, oppure può registrare i dati in locale su scheda che può essere ritirata dall’agricoltore stesso. Ogni unità può controllare fino a 7 sensori.
Questo tipo di informazioni possono essere molto utili anche per studiare il metodo di irrigazione più idoneo.

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1.2. Casi pratici

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Ladybird

In Autralia nell’azienda agricola di Ed Fagan, produttrice di cipolle, barbabietole e spinaci, è stato testato il robot agricolo Ladybird (Coccinella) ideato dall’Università di Sidney dove un gruppo di ricerca guidato dal professor Sukkarieh si dedica a ridefinire delle aree fondamentali della robotica, come la tecnologia sensoriale, materiali di sviluppo e meccanismi autonomi complessi.

Il robot Ladybird è adatto all’agricoltura su grandi superfici ed è alimentato ad energia solare. Il dispositivo possiede una serie di sensori che identificano il grado di sviluppo degli ortaggi e le specie infestanti, che siano vegetali o animali. Inoltre, il dispositivo possiede un braccio meccanico che ha il compito di rimuovere le erbacce oltre che permettere una potenziale raccolta autonoma.

Ladybird è stato progettato e costruito specificatamente per il settore degli ortaggi. Il robot è in grado di condurre autonomamente operazioni di sorveglianza, mappatura, classificazione e localizzazione per tutta una serie di ortaggi diversi. È in grado di percorrere autonomamente in lungo e in largo le file e di passare anche da una fila a quella successiva; il tutto raccogliendo dati. I sensori comprendono laser, videocamere e fotocamere iperspettrali.
I test futuri relativi a Ladybird comprenderanno un braccio robotico prensile, situato sotto il veicolo per il rilevamento o campionatura in vista di una raccolta automatizzata.

Progetto europeo CROPS

Il progetto europeo CROPS (Clever Robots for Crops – Robot Intelligenti per le Colture) è stato finanziato all’interno del 7° Programma Quadro, vede la partecipazione di quattordici partner provenienti da dieci nazioni diverse ed è coordinato dall’Università di Wageningen UR (Paesi Bassi).
Il progetto CROPS si focalizza sullo sviluppo di nuove tecniche per sensori, bracci robotici, pinze e intelligenze artificiali impiegabili in agricoltura.
Uno dei risultati ottenuti riguarda un robot in grado di raccogliere autonomamente ortaggi maturi.

La base del robot consiste in una piattaforma semovente sulla quale sono montati un braccio robotico con un dispositivo all’estremità che permette la presa e il taglio dei frutti, un compressore per i pneumatici, un sistema di controllo elettronico, computer e sensori per la rilevazione della frutta e degli ostacoli. La localizzazione dei frutti maturi avviene in due fase differenti. Sulla "mano" robotica è stata integrata una telecamera 3D.

Il robot è in grado di  muoversi grazie alla presenza di telecamere di tipo diverso. Infatti il robot possiede una telecamera a colori e una a tempo di volo (TOF-camera). Quest’ultima permette di stimare in tempo reale la distanza tra la telecamera e gli oggetti o la scena inquadrati. Tale stima è possibile in quanto viene misurato il tempo che occorre ad un impulso luminoso per percorrere il tragitto telecamera-oggetto-telecamera. Questo tragitto è chiamato tempo di volo.
Le immagini provenienti da entrambe le telecamere vengono integrate per fornire le indicazioni complete sul colore e posizione degli ortaggi. Se un ortaggio è giudicato maturo il robot gli posiziona il braccio di fronte, ricalcola la posizione del frutto grazie alle telecamere (una a colori e una a 3D) integrate nella mano robotica e lo raccoglie.

Il robot del progetto CROP è in grado di raccoglie i peperoni in serra in completa autonomia

Le sperimentazioni in una serra commerciale hanno dimostrato che il sistema può raccogliere i frutti maturi in completa autonomia.

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