AgroBot è un robot agricolo “originale” SMASH, un mezzo a guida autonoma in grado di muoversi in differenti ambienti e colture per eseguire differenti tipi di operazioni.  Monta a bordo i moduli funzionali, ovvero i sistemi di monitoraggio (sensori, telecamere, ecc… )  per l’acquisizione di dati e informazioni, ma anche gli attuatori (manipolatori, erogatori a rateo variabile, sistemi di diserbo meccanico, dispositivi NTP di trattamento aria/acqua) che entreranno in azione anche in funzione per svolgere numerosi compiti nell'ottica di una agricoltura di precisione. A tale scopo opera in collaborazione ed in sinergia con gli altri robot dell'ecosistema robotico.

Cosa fa: gli attuatori “originali” SMASH

Sono gli end-effectors collegati ai bracci robotici e/o direttamente al corpo del mezzo agricolo AgroBot) 

erogatori di fitofarmaci a rateo variabile diserbo meccanico per colture a fusto legnoso diserbo meccanico per colture ortive a pieno campo erogatori di aria/acqua NTP (non thermal plasma) ad azione sanitizzante/biostimolante raccoglitore di oggetti/campioni (es. oggetti indesiderati, campioni di piante e suolo, …

Avanzati sistemi di navigazione autonoma

Agrobot versione "vigna"	Agrobot versione "ortive"

AGROBOT versione ORTIVE

All’interno del campo di spinacio l’Agrobot effettua invece delle operazioni di campionamento geolocalizzato delle piante oltre a provvedere alla rimozione di eventuali rifiuti. I campioni raccolti sono successivamente analizzati nell'Ancillarybot.

La raccolta avviene mediante un braccio robotico a 6 gradi di libertà che, grazie al sistema di visione montato alla sua estremità, localizza e riconosce l’oggetto da prelevare. Le traiettorie del robot sono ottimizzate per evitare la collisione con la base mobili ed eventuali tool ad essa collegate. Una pinza elettrica dotata di due dita provvede poi all’afferraggio e al deposito in opportuno contenitore montato a bordo dell’Agrobot. I tre sistemi (manipolatore, pinza e camera), comunicano attraverso protocolli di comunicazione TCP IP. Il veicolo è equipaggiato con apposite attrezzature posteriori adibite alla rimozione meccanica delle specie infestanti, che avviene contemporaneamente alle attività sopracitate. 

AGROBOT versione VIGNA

All’interno del vigneto una localizzazione avanzata con laser, GPS e telecamere è utilizzata per consentire al robot di operare in massima sicurezza per le piante e per gli operatori. Il veicolo riconosce inoltre la presenza di eventuali malattie per le quali può effettuare dei trattamenti mirati. Nello specifico, il laser scanner, integrato sul lato frontale dell’Agrobot viene utilizzato per valutare ed eventualmente correggere la posizione e l’orientamento dell’Agrobot all’interno della vigna. Al contempo, il sensore laser fornisce una ridondanza relativa al riconoscimento di ostacoli così da evitare collisioni con gli umani o con oggetti non facilmente superabili dall’Agrobot.

Il FlyBot è l’unità volante, costituita da un mezzo commercialmente disponibile, che ha la funzione di trasportare sensori e strumenti analitici non distruttivi (es. camere multi- e iper-spettrali, ….), per l’acquisizione di informazioni e dati complementari a quelli acquisiti a terra ed è dotato di sensori e strumenti analitici opportunamente selezionati permette di acquisire informazioni precise e geolocalizzate sulla vegetazione e sui terreni di analisi.

Il sistema aereo coopera con i sistemi di terra al fine di ottimizzare e incrementare il quantitativo di dati acquisiti e contribuisce a nutrire l’intelligenza del sistema, infatti insieme ad esso è stato sviluppato un apposito software che gestisce in modo integrato tutte le funzioni dell'ecosistema robotico.

L’ attuazione di tecniche di agricoltura di precisione orientate alla sostenibilità delle attività e alla qualità dei prodotti, richiedono una profonda e costante conoscenza dei dati geospaziali, utili alla definizione del territorio e alla conoscenza degli appezzamenti in cui le aziende operano. Quindi, il monitoraggio aereo da drone permette questo tipo di conoscenza e rappresenta un efficace supporto agli imprenditori agricoli per la programmazione delle attività da svolgere in campo e per la definizione dei trattamenti da svolgere in maniera differenziata.

La conoscenza della variabilità ambientale e vegetazionale rappresenta il primo passo verso lo studio delle dinamiche di evoluzione delle produzioni e per l’attuazione di strategie gestionali diversificate.

Il Flybot può essere anche dotato di un sistema di “rilascio” per l’irrorazione mirata di prodotti e il rilascio di capsule con predatori di parassiti a bordo attuatori operativi come ad es. per il rilascio di capsule per i trattamenti.

Il Plantoide è una unità robotica ispirata alle capacità di crescita, movimento e sensoriali delle radici delle piante, per il monitoraggio e l’analisi del suolo.

Grazie al suo originale sistema di crescita, è in grado di esplorare in maniera poco invasiva il suolo tramite radici robotiche sensorizzate per il monitoraggio di parametri di interesse come umidità, temperatura e impedenza.

Tecnologia e innovazione

L’implementazione robotica delle strategie di movimento attraverso la crescita, che prende ispirazione dalle caratteristiche delle radici delle piante, ha aperto la strada ad una nuova classe di robot, chiamati in inglese “growing robots”, ovvero robot che si muovono crescendo.

Tali sistemi hanno la particolarità di potersi muovere nelle tre dimensioni dello spazio, sia in ambienti ristretti che in aree vaste, creando ed adattando la propria struttura all'ambiente esterno in cui si trovano e muovendosi tra gli eventuali ostacoli.

Con lo sviluppo del Plantoide nel contesto del progetto SMASH, si vuole spingere la ricerca verso soluzioni innovative per la penetrazione non invasiva del suolo in applicazioni di monitoraggio agricolo, considerando in particolare il terreno di vigna e di piantagione di spinacio. Sono state analizzate la cinematica del movimento indotto tramite crescita dalla punta, la variazione della morfologia in base agli ostacoli presenti lungo il tragitto, e le strategie per la riduzione dell’attrito, in modo da permettere alle radici robotiche di poter crescere e muoversi nei diversi contesti.

Il sistema di crescita delle radici è basato sul meccanismo simile a quello delle stampanti 3D, che, miniaturizzato e integrato nella radice stessa, permette una deposizione costante di materiale per formare il corpo e muovere la punta nelle diverse direzioni. I sensori sono integrati nella punta e connessi attraverso le radici al tronco per la comunicazione esterna dei dati misurati.

L’AncillaryBot è una stazione ancillare a bordo campo per le operazioni di supporto alle flotte di robot, come:

• ricarica e ricovero di un mezzo
• ricarica prodotti da erogare
• raccolta e conservazione/processamento dei campioni prelevati
• stazione PC&Lab dove gli operatori seguono l’operato dei robot e possono eseguire operazioni analitiche di monitoraggio (laddove alcune analisi/monitoraggi richiedano necessariamente la manipolazione del campione da parte dell’uomo).

L’AncillaryBot, appositamente progettata e realizzata nell'ambito del progetto, è una unità a bordo campo dove alloggia la base di controllo, l’unità di analisi e l’unità di rifornimento. È un’unità compatta e su ruote in modo da poterla trasferire con semplicità. È un’unità autonoma in quanto dispone di un generatore per la ricarica dell'Agrobot e l’alimentazione delle attrezzature di controllo e di analisi.