L’Iit mette a punto Frasky, un robot “viticoltore” per occuparsi dei vigneti

Bergamo. Un team di ricercatori e ricercatrici dell’unità Soft Robotics for Human Cooperation and Rehabilitation, dell’Istituto Italiano di Tecnologia – IIT, ha ideato e sviluppato Frasky, un prototipo robotico pensato per muoversi ed eseguire operazioni all’interno dei vigneti in maniera autonoma.

Il progetto, coordinato dal ricercatore IIT Manuel G. Catalano, nasce da una ricerca svolta in collaborazione con diversi partner nell’ambito del JOiiNT LAB – laboratorio congiunto tra IIT e Sistema Bergamo, costituito da Consorzio Intellimech, Confindustria Bergamo, l’Università di Bergamo e il Kilometro Rosso Innovation District. L’obiettivo è far fronte alle numerose sfide che attualmente caratterizzano il settore agricolo, tra cui la sostenibilità ambientale e la carenza di manodopera. Un contesto in cui la robotica e l’intelligenza artificiale possono offrire grandi opportunità.

“L’integrazione della robotica e dell’intelligenza artificiale in ambito agricolo consentirà di sviluppare modelli sempre più avanzati di agricoltura di precisione – spiega Manuel G. Catalano, ricercatore dell’Istituto Italiano di Tecnologia e Coordinatore del laboratorio JOiiNT LAB – favorendo un uso più efficiente e mirato delle risorse, riducendo l’impatto ambientale e offrendo un supporto concreto ad agricoltori e aziende vitivinicole, anche di fronte alla crescente carenza di manodopera e alle sfide imposte dai cambiamenti climatici. Un obiettivo ambizioso, per il quale è fondamentale la cooperazione tra istituti di ricerca, accademici e realtà industriali, che permettono di integrare diversi punti di vista e competenze, essenziali per la riuscita del progetto”.

Come funziona Frasky

Frasky è un prototipo di robot ideato per operare in ambienti agricoli, equipaggiato con un braccio e una mano robotica in grado di manipolare piante e frutti. Una telecamera integrata nel braccio consente al sistema di mappare l’ambiente circostante, rilevare la presenza di ostacoli e di oggetti specifici, come il grappolo d’uva, identificandoli con precisione. Questa soluzione è montata su una piattaforma mobile commerciale specifica per la navigazione in ambienti esterni, dotata di quattro ruote motrici.  Il sistema è modulare e flessibile, sia dal punto di vista hardware che software per permette di integrare a bordo tutti gli strumenti necessari.  Frasky, per esempio, è dotato di un ugello posto in corrispondenza della mano robotica, attraverso il quale avviene l’erogazione dei trattamenti selettivi per il vigneto.

Alla base del funzionamento c’è un software, sviluppato dallo stesso gruppo IIT, suddiviso in tre moduli principali: navigazione, permette al robot di orientarsi nello spazio e raggiungere i punti di interesse evitando eventuali ostacoli; percezione, dedicato all’analisi ambientale e al riconoscimento dei grappoli e manipolazione, guida i movimenti del braccio robotico durante le diverse operazioni. Le informazioni acquisite dal modulo di percezione possono essere utilizzate per la mappatura del vigneto, oppure, passare direttamente al modulo di manipolazione, che consente al robot di eseguire azioni mirate come la presa del grappolo, l’ispezione visiva o l’applicazione di trattamenti.

Per gestire il funzionamento dell’intero sistema è stato creato un software che mette a disposizione un’interfaccia grafica intuitiva, attraverso la quale l’operatore può inviare comandi e monitorare in tempo reale l’esecuzione delle operazioni del robot.

Il sistema robotico Frasky può offrire diversi vantaggi, tra cui: monitoraggio digitalizzato più preciso delle coltivazioni, supporto all’agricoltore nelle mansioni più ripetitive, maggiore precisione nell’erogazione dei trattamenti in vigneto e conseguente diminuzione della dispersione. Tutto ciò si traduce in benefici concreti per l’ambiente e per la salute dei lavoratori, limitando l’esposizione umana a sostanze chimiche potenzialmente pericolose.

Progettare robot capaci di lavorare in ambienti agricoli reali a supporto dell’essere umano, rappresenta una sfida tecnica significativa. Il terreno è irregolare e l’ambiente è soggetto a cambiamenti, anche repentini, che dipendono dalle stagioni, dalle condizioni meteo e dalla crescita delle piante. In particolare, il fogliame può aumentare in densità e volume nel corso del tempo, riducendo la visibilità, ostacolando l’accesso alle piante e limitando i movimenti del robot.

Inoltre, un sistema robotico progettato per questo contesto deve sapersi muovere autonomamente evitando ostacoli, raccogliere dati sullo stato delle coltivazioni e, allo stesso tempo, eseguire interventi sulle piante. Tra questi rientra anche la manipolazione dei frutti, un’operazione che richiede destrezza e delicatezza, poiché si tratta di elementi deformabili e facilmente danneggiabili.

Frasky è stato inizialmente testato in laboratorio su un vigneto artificiale e successivamente validato attraverso dimostrazioni sul campo effettuate nel vigneto della cantina “Le Corne”, a Grumello del Monte (Bergamo). Questi test hanno dimostrato la capacità della piattaforma di muoversi, mappare l’ambiente e applicare trattamenti in maniera autonoma.