Robot in agricoltura: i vantaggi dell’agricoltura 4.0

I Robot in agricoltura consento di svolgere diverse mansioni nell’ambito colturale: dalla mungitura alla semina, dalla stalla al campo, le possibilità offerte sono numerose, con uno sviluppo tecnologico in piena evoluzione.

L’utilizzo dei robot consente di rendere i metodi agricoli più efficaci, rapidi e sostenibili. Questo è uno dei motivi per cui si sta affermando l’agricoltura di precisione, la cui finalità è ridurre tempi e costi, massimizzare la qualità dei raccolti e aumentarne la resa, gestendo in maniera più sostenibile il lavoro nei campi.

Agricoltura 4.0: come la tecnologia sta trasformando l’agricoltura

La tecnologia non è un settore ma un abilitatore poiché è in grado di spingere ogni comparto, compreso quello agroalimentare. Strumenti come IoT, Blockchain, Big Data, intelligenza artificiale contribuiscono a migliorare efficienza, qualità e tracciabilità. Questi sono tre elementi importanti in qualsiasi sistema produttivo, ma ricoprono un ruolo fondamentale in agricoltura. Di seguito ripercorreremo le tecnologie abilitanti dell’agricoltura 4.0:

• Agrometeorologia: comprende applicazioni che possono essere utilizzate per integrare le strategie di coltivazione con le informazioni che provengono dalle previsioni meteo, attraverso la raccolta e l’analisi in tempo reale dei dati provenienti da fonti diverse come sensori o transazioni comuter based.
• Big Data: si tratta di grandi quantità di informazioni provenienti da strumenti diverse che vengono unificate all’interno di un unico contenitore. L’efficacia dei Big Data consiste poi nella capacità di integrare e analizzare i dati in real time e di ottenere risultati affidabili da cui possa essere estratto o generato valore.
• Blockchain: il termine indica l’insieme delle tecnologie della famiglia della cosiddetta Distributed Ledger Technology. Parliamo di soluzioni particolarmente utili per la tracciabilità della produzione, dal campo alla tavola, in quanto certificano i requisiti dei prodotti in termini di sostenibilità.
• Cloud: sono l’insieme di servizi Ict accessibili on-demand e in modalità self-service tramite tecnologie Internet, basati su risorse condivise, caratterizzati da rapida scalabilità e dalla misurabilità puntuale dei livelli di performance. L’ “as a service” è una soluzione utile per estendere su ampia scala una serie di tecnologie complesse e in rapida evoluzione, che altrimenti difficilmente potrebbero essere usate dalle aziende più piccole, sia per mancanza di risorse economiche che per mancanza di competenze.
• Connected device: sono i dispositivi che possono trasmettere e/o ricevere informazioni attraverso una rete, che si tratti di Wi-fi o di reti mobili.
• Droni: sono piccoli velivoli connessi senza pilota, in grado di monitorare le coltivazioni in tempo reale e di trasmettere immagini o informazioni utili per chi deve prendere decisioni. I droni possono essere impiegati anche per interventi mirati in campo come la distribuzione di prodotti quali agrofarmaci.
• Farm management information system: sono i sistemi informativi che supportano l’imprenditore agricolo nel completare diverse attività, come la pianificazione e la rendicontazione delle operazioni e/o la produzione di documentazione a supporto del business.
• Internet of Things: è un neologismo utilizzato nel mondo delle telecomunicazioni e dell’informatica che fa riferimento all’estensione di internet al mondo degli oggetti e dei luoghi concreti, che acquisiscono una propria identità digitale in modo da poter comunicare con altri oggetti nella rete e poter fornire servizi agli utenti.
• Intelligenza artificiale: è lo strumento principale per l’analisi su vasta scala di dati, grazie a sistemi hardware e software in grado di perseguire autonomamente una finalità definita. In poche parole si tratta delle tecnologie che consentono di dotare le macchine di una o più caratteristiche considerate tipicamente umane.

Grazie a tecniche di machine learning i macchinari possono prendere decisioni in tempo reale ed eseguire determinate attività in autonomia.

Agricoltura 4.0 e agricoltura di precisione a confronto

L’Agricoltura 4.0 è l’evoluzione dell’agricoltura di precisione ed è realizzata attraverso la raccolta automatica, l’integrazione e l’analisi di dati provenienti dal campo, da sensori e da qualsiasi altra fonte terza. Tutto questo è possibile grazie all’utilizzo di tecnologie digitali 4.0, che offrono supporto all’agricoltore nel processo decisionale. L’obiettivo principale dell’agricoltura 4.0 è quello di aumentare la produzione rispettando la sostenibilità economica, ambientale e sociale dell’agricoltura.

Tipi di robot agricoli

I robot agricoli sono stati oggetto di notevole interesse negli ultimi anni. In particolare, è stato studiato il loro utilizzo nei veicoli autonomi a terra per migliorare l’automazione dell’agricoltura. 

Altro settore in cui i robot in agricoltura stanno assumendo sempre più rilevanza sono i veicoli aerei senza equipaggio (UAV), per l’ispezione, la sorveglianza, la mappatura e l’agricoltura di precisione. 

Le innovazioni nella robotica e nella digitalizzazione dipendono da tecnologie avanzate e accessibili come una grande varietà di sensori per varie applicazioni, l’elettronica correlata e i sistemi di comunicazione. 

I robot agricoli sono principalmente utilizzati in ambienti semi-strutturati come le serre, meno soggette ai cambiamenti climatici, di luce e delle condizioni del suolo e quindi facilitano l’uso di soluzioni robotiche.  

Nei campi aperti, i robot usano il layout e la struttura di questi campi ma devono affrontare anche i problemi di luce e condizioni climatiche. In questo ambito i frutteti sono il contesto più complesso in quanto caratterizzati da pendii ripidi, in parte non strutturati. 

Di seguito elenchiamo le tipologie di robot agricoli più diffuse:  

• Robot per il monitoraggio delle colture: Robot da campo utilizzati in piccole fattorie o vigneti. Permettono di attuare tecniche di agricoltura di precisione per monitorare il suolo e le colture e raccogliere dati; 
• Robot per il controllo delle erbacce: Robot autonomi per compiti di eradicazione delle erbacce, preferibilmente senza l’utilizzo di prodotti chimici; 
• Robot per i vivai: Robot che servono principalmente per spostare le piante nelle grandi serre per ridurre il carico di lavoro della componente umana; 
• Robot per la raccolta di colture e frutta: Robot che possono effettuare la raccolta delle colture e dei frutti 24 ore su 24, 7 giorni su 7. 

Oltre a questi citiamo anche i robot per la semina, la raccolta, la potatura, l’irrigazione, la gestione degli animali. 

Nei robot agricoli vengono utilizzate le più disparate tecnologie: sensoristica, cloud computing, machine vision, GPS (Global Positioning System), GNSS (Global Navigation Satellite System), cinematica in tempo reale, laser, piattaforme inerziali (IMU, Inertial Measurement Unit), attuatori, IoT, Intelligenza Artificiale, Machine Learning, ecc. 

Robotica agricola: come i robot stanno cambiando il modo di fare agricoltura

L’intelligenza artificiale è nata con l’obiettivo di aiutare l’essere umano ad ottimizzare quelle azioni che richiedono più tempo e sforzo.

Possiamo identificare 4 ragioni per cui i robot sono utili in agricoltura:

1. raccolgono un prodotto non standardizzato, mettendo l’agricoltore nelle condizioni di non dover pensare al reclutamento della manodopera durante la raccolta;
2. sollevano l’operatore dalle operazioni potenzialmente pericolose e nocive, come l’applicazione di agrofarmaci per i trattamenti antifungini;
3. con la guida parallela si risparmia all’operatore l’onere di dover correggere la traiettoria del mezzo;
4. grazie all’utilizzo di telecamere e algoritmi di riconoscimento delle immagini, le attrezzature per l’agritech identificano malerbe, insetti o piante malate, prendendo misure precise.

Ciò si traduce in un minor consumo di prodotti e di conseguenza in minori costi per l’agricoltore e in un elevato livello di sostenibilità.

Agricoltura 4.0: come la tecnologia aiuta a gestire i campi in modo efficiente e sostenibile

Negli ultimi anni abbiamo assistito ad una costante crescita del legame tra agricoltura e tecnologia, soprattutto per quanto riguarda l’agricoltura di precisione e la digitalizzazione dei processi agricoli.

L’Agricoltura 4.0 applica le tecnologie dell’Industria 4.0 al settore dell’agricoltura attraverso procedimenti innovativi legati alla produzione e alla tracciabilità dei prodotti, alla raccolta dati e al monitoraggio delle coltivazioni.

L’agricoltura 4.0 sfrutta tecniche e strumenti quali Big Data, Blockchain, Droni, Sensori per la raccolta dati, Internet of Things. L’obiettivo primario è quello di migliorare la qualità e la sostenibilità della produzione e della filiera agroalimentare.

Anche quando si parla di agricoltura biologica l’utilizzo di tecnologie innovative può fornire strumenti utili agli agricoltori, aiutandoli a supportare il loro impegno nella tutela del territorio e nella coltivazione naturale di prodotti genuini.

Potremmo quindi schematizzare come segue i vantaggi dell’Agricoltura 4.0:

• Vantaggi per l’ambiente
• Vantaggi per i lavoratori
• Vantaggi per la società
• Vantaggi per l’economia

A tal proposito sottolineiamo l’importanza per un’azienda agricola di utilizzare un software gestionale in grado di organizzare in modo efficiente tutte le attività. Gli ERP, in generale, possono aiutare a monitorare una vasta gamma di processi aziendali. In ambito agricolo, consentono di gestire le attività agricole quotidiane fornendo strumenti e informazioni utili per aumentare la produttività e redditività aziendale.

Argo X3 Agri è il software gestionale ERP sviluppato da Argo Logica, specifico per le aziende del settore agroalimentare, in grado di fornire una gestione rapida, semplice e flessibile.

Questa soluzione nasce dalle profonde esperienze e conoscenze dei consulenti Argo Logica nel settore dei consorzi agrari e dell’industria agroalimentare.

Argo X3 Agri mantiene tutte le funzionalità di base del prodotto standard Sage X3, arricchito da funzionalità specifiche per il mercato agroalimentare come la gestione degli agrofarmaci, dei mezzi agricoli, del catasto, dei mangimi ecc…

L’importanza della sensoristica nella robotica agricola e nell’agricoltura di precisione

La sensoristica ricopre un ruolo chiave nella robotica agricola e nell’agricoltura di precisione e presenta diverse finalità:

• migliorare la produttività;
• ridurre le perdite;
• risparmiare energia;
• pianificare con precisione le modalità d’intervento, per mantenere costanti le condizioni ottimali della produzione.

La sensoristica consente di migliorare la coltivazione in campi aperti e in serra, lo stoccaggio e il trasporto. Questa tecnologia trasmette, inoltre, le misurazioni rilevate in tempo reale sullo smartphone e sul pc e permette la loro gestione in modalità remota.

Le tipologie di sensori più diffuse sono:

• Sensore Temperatura Umidità ventilata;
• Sensore Temperatura Umidità;
• Sensore di umidità del suolo arabile;
• Micro sensore climatico a punta;
• Sensore di velocità del vento;
• Sensore direzione vento;
• Sensore di radiazione fotosinteticamente attivo.

Menzione a parte meritano i sensori specifici per lo stoccaggio dei prodotti agricoli:

• Sensore di flusso d’aria;
• Sensore infrarosso passivo;
• Sensore CO2.

Agricoltura di precisione e sostenibilità

L’agricoltura di precisione può contribuire alla sostenibilità in vari modi. Ad esempio, la tecnologia può aiutare gli agricoltori a utilizzare in modo più efficiente risorse come acqua, energia e fertilizzanti, riducendo l’impatto ambientale dell’agricoltura. Inoltre, l’agricoltura di precisione può aiutare a prevenire l’erosione del suolo e a ridurre l’utilizzo di pesticidi e fertilizzanti, migliorando la qualità dei prodotti agricoli e proteggendo la salute degli operatori e dei consumatori. Infine, l’agricoltura di precisione può aumentare la resa delle colture, contribuendo a soddisfare in modo sostenibile la crescente domanda di cibo.

Robot in agricoltura e agricoltura di precisione per la riduzione degli sprechi

In futuro la produzione basata su erbicidi, pesticidi e fertilizzanti sarà sostituita da una “saggezza artificiale” che sfrutterà il meglio dei campi utilizzando il minimo concime possibile. Di seguito riportiamo 6 metodi e macchine che saranno protagonisti di questa evoluzione.

1. Trattori elettrici: i campi richiedono macchine sempre più potenti per preparare il terreno tra aratura e lavorazione quindi i trattori saranno i primi obiettivi della conversione elettrica.
2. Trattori a energia solare: gli attuali sistemi basati sul fotovoltaico non forniscono energia diretta ai macchinari ma la prendono da una stazione di ricarica e da batterie. Ciò comporta un’autonomia limitata. Il prossimo step potrebbe includere un meccanismo di swap e consentire a un trattore di sostituire a metà giornata la sua batteria. Invece di un grande trattore, le fattorie del futuro avranno flotte di piccoli trattori autonomi che realizzano compiti diversi simultaneamente. Il peso nettamente minore consentirà ai “mini trattori” di passare sui campi anche subito dopo la pioggia, quando i semi iniziano a germogliare, riducendo il ricorso all’erbicida.
3. Biomasse: le biomasse sono più efficienti nella creazione sia di elettricità che di combustibile liquido. Sul mercato sono presenti molti piccoli gassificatori a biomasse che potrebbero diventare parte della dotazione di ogni fattoria. Sarebbe l’inizio di un rapporto simbiotico per l’agricoltura: un modo per utilizzare al massimo ogni materia prodotta.
4. Macchine agricole autonome: di pari passo al mondo dell’automotive, si stanno sviluppando anche macchine agricole autonome che hanno meno compiti da svolgere in contesti più circoscritti e che quindi possono essere fatti in modo accurato. Inoltre sarà possibile anche la supervisione umana, con una serie di macchine che “imiteranno” una macchina pilota guidata da una persona in carne e ossa.
5. Robot agricoli: usati da soli o in sinergia tra loro, saranno tra i principali responsabili della riduzione dei costi energetici e dell’aumento della capacità della batteria. I robot agricoli potranno essere molto efficienti e soprattutto chirurgici, in linea con il concept dell’agricoltura di precisione. I robot impiegati consumano in media circa il 70% di energia in meno degli attuali macchinari diesel. In più non fanno uso di combustibile, con zero emissioni nocive.
6. Controllo delle erbacce: questa attività è tutt’ora per molti contadini il problema numero uno. Tra i vari tipi di pesticidi, l’erbicida occupa il primo posto: nessuno vorrebbe usarlo, ma nessuno vuole che l’erbaccia assorba tutta l’acqua destinata al campo.

La prossima generazione di macchinari potrà fare uso di laser per eliminare le erbacce, con raggi precisi e circoscritti, riducendo l’impiego di erbicidi.

Le sfide dell’agricoltura 4.0 e della robotica in agricoltura: come superarle e trarne il massimo vantaggio

L’Agricoltura 4.0 presenta ancora alcune criticità. I costi di queste tecnologie sono ancora elevati e quindi non accessibili a tutti.  Altro aspetto spinoso è legato alla vulnerabilità ad attacchi informatici dovuti all’aumento della tecnologia e dei dati digitali nella comunità agricola. Infine, non bisogna dimenticare la difficoltà a reperire personale formato dal punto su queste nuove tecnologie in questo specifico settore.

L’applicazione della robotica in agricoltura, oltre agli aspetti sopra evidenziati, presenta anche delle problematiche a livello etico-sociale. L’introduzione massiva dei robot in agricoltura provocherebbe una riduzione della richiesta di manodopera con probabili conseguenze a livello di aumento della disoccupazione e di riduzione dei salari offerti.

Atre problematiche legate all’introduzione dei i robot in agricoltura sono l’adattamento ai diversi tipi di terreno, le avversità meteorologiche, l’affidabilità e i costi di manutenzione.

L’importanza della raccolta e dell’analisi dei dati nell’agricoltura 4.0

Attraverso l’impiego di dispositivi tecnologici come sensori, droni o satelliti, l’intera filiera agricola viene gestita sulla base delle informazioni raccolte definibili in termini di Big Data che forniscono all’imprenditore un panorama completo e dettagliato sulla sua attività. Ciò permette all’agricoltore di ottenere risultati produttivi qualitativamente e quantitativamente migliori.

Dal punto di vista della gestione dei dati, il cloud è la forma di hosting ideale per lo storage delle informazioni prodotte dai sensori.

Il flusso di queste informazioni può confluire poi in una dashboard: in questo modo, l’utente avrà un cruscotto di monitoraggio che gli consentirà di intervenire preventivamente o di analizzare lo storico dei dati per elaborare strategie esecutive.

Le tendenze future della robotica agricola e dell’agricoltura 4.0

La diffusione di nuove tecnologie ha portato il settore agrifood a profonde trasformazioni. Queste tecnologie, come l’Internet of things (IoT) e l’intelligenza atificiale (AI) possono essere determinanti nell’evoluzione di questo settore, trainandolo verso l’Agrifood 4.0. Le opportunità per le imprese sono molteplici:

• possibilità di raccogliere informazioni e dati aggiornati
• controllo delle merci in tempo reale
• sincronizzazione temporale tra la produzione e la vendita
• migliore gestione della supply chain.

Il settore dell’agrifood si avvicina sempre di più alle esigenze sia dei produttori che dei consumatori. Qui la digitalizzazione gioca un ruolo importante ai due estremi della filiera. Da una parte i consumatori ricevono informazioni sulla tracciabilità o sullo stato di conservazione dei prodotti, dall’altra, le aziende agricole hanno a disposizione soluzioni di Agricoltura 4.0 per la mappatura e il monitoraggio da remoto delle coltivazioni o delle macchine agricole.

Il ruolo dei dati è sempre più centrale e, in questa linea, il settore agroalimentare continua a guardare con forte interesse alle tecnologie Blockchain.

Finanziamenti per l’agricoltura 4.0 e le relative tecnologie

Ci sono numerosi incentivi dedicati alla digitalizzazione delle aziende agricole, che permettono di sostenere investimenti importanti.

Tra i più comuni incentivi troviamo i seguenti:

• PSR (Piani di Sviluppo Rurale): bandi regionali con cui vengono forniti aiuti finanziari alle aziende agricole;
• Credito d’imposta 4.0: agevolazione fiscale che si applica sulle tasse da versare e che permette di ottenere un “rimborso” fino al 50% sulle spese sostenute per beni tecnologici avanzati.
• Nuova Sabatini: è un contributo a fondo perduto dedicato alle micro, piccole e medie imprese di tutti i settori produttivi per l’acquisto di beni e servizi utili alla crescita, allo sviluppo e alla digitalizzazione;
• Voucher digitali 4.0: Sono voucher rilasciati dalle Regioni e Camere di Commercio che forniscono contributi a fondo perduto solitamente del 50% fino a 15.000 €, con l’obiettivo di promuovere l’adozione di strumenti digitali e modelli di sviluppo green;
• Credito del mezzogiorno: Il credito ha lo scopo di supportare e incentivare le imprese (ubicate esclusivamente in Campania, Puglia, Basilicata, Calabria, Sicilia, Molise, Sardegna e Abruzzo) che acquistano nuovi beni strumentali da utilizzare nei processi produttivi;
• Piattaforma AGRI: È una piattaforma nata dall’accordo tra CDP, FEI e 8 Regioni italiane come garanzia multi-regionale che agevolerà l’accesso al credito da parte delle aziende agricole e dell’agro-industria.