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Robot diserbante autonomo, per un futuro senza erbicidi

Come un progetto studentesco sta mostrando la strada da seguire per una gestione delle erbe spontanee rispettoso dell’ambiente. 

L’uso di diserbanti nell’agricoltura presenta rischi significativi per l’uomo e l’ambiente. I residui si trovano frequentemente nelle acque sotterranee, e la Svizzera è particolarmente colpita da questo tipo di inquinamento. Inoltre, uno studio commissionato dalla “Bündnis für eine enkeltaugliche Landwirtschaft” (Associazione per l’agricoltura adatta ai nostri nipoti) e dall’Istituto ambientale di Monaco ha scoperto che gli erbicidi e i loro prodotti di degradazione sono ampiamente ripartiti attraverso l’aria. Le indagini condotte in 165 siti tedeschi hanno rilevato prove di queste sostanze in circa tre quarti dei luoghi esaminati, che si trovavano tra meno di 100 metri e più di 1000 metri da campi irrigati con erbicidi.

Allo stesso tempo, tuttavia, non ci sono ancora soluzioni in grado di tenere il passo con l’efficacia e l’efficienza in termini di costi degli erbicidi. Per questo motivo, un team di studenti del Politecnico federale di Zurigo e dell’Università di scienze applicate e arti della Svizzera nord-occidentale ha sviluppato un prototipo di robot che permette di diserbare autonomamente, Rowesys, che sta per “Robotic Weeding System”. Questo prototipo funziona interamente senza l’uso di erbicidi, distruggendo le erbacce in modo completamente meccanico. Per la struttura del telaio, gli studenti si sono affidati ai profilati del Sistema dei Componenti MB item.

Un’idea, infinite possibilità

Flessibile, robusto e di qualità: il Sistema per Componenti MB item è da oltre 40 anni la soluzione ottimale per le soluzioni in ambito meccanico e industriale.
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Gestione delle erbacce in modo delicato e non tossico

Rowesys è stato sviluppato nell’arco di nove mesi come parte di un progetto focus. Il team di dieci persone è composto da sei ingegneri meccanici, due ingegneri elettrici e due progettisti industriali. Questo tipo di progetti di focus al termine dei corsi di laurea triennale coinvolgono gli studenti in modo che trovino applicazioni pratiche in merito a ciò che hanno studiato durante il loro corso e tengono conto di ogni fase del processo di sviluppo del prodotto.

Con un peso di 300 kg, il robot a quattro ruote è grande 2100 x 940 x 1200 mm e viene utilizzato in un campo di barbabietole da zucchero. Questa coltura è particolarmente vulnerabile, rendendo i suoi campi particolarmente adatti a dimostrare le capacità di Rowesys. Sebbene servano dei controlli manuali per portare il robot presso il campo, una volta lì è completamente autonomo. “Rowesys ha due telecamere. La camera frontale gli consente di identificare file di barbabietola da zucchero e posizionarsi di conseguenza. Una seconda telecamera, rivolta verticalmente a terra, assicura che possa riconoscere sia le singole piante di barbabietola da zucchero che le erbacce e distinguere tra le due”, spiega Pascal Lieberherr, iniziatore del progetto.

I piccoli aratri si immergono per circa due centimetri nel terreno e strappano le erbacce alle radici, lasciandole seccare sulla superficie.

Le erbacce vengono rimosse da quattro vomeri situati su una struttura nella parte posteriore del robot. Questi piccoli aratri si immergono per circa due centimetri nel terreno e strappano le erbacce alle radici, lasciandole seccare sulla superficie. Liberarsi delle erbacce tra le file di barbabietola da zucchero è relativamente semplice. Nelle file stesse, la sfida è rimuovere le erbacce senza danneggiare le piante di barbabietola. Gli aratri vengono quindi aperti o chiusi, a seconda delle informazioni che la seconda telecamera trasmette al sistema. Di conseguenza, le piante di barbabietola da zucchero non vengono toccate dagli aratri. Il robot viaggia a 0,2 m/s durante la rimozione delle erbacce. La sua velocità massima è di 1 m/s (3,6 km/h). Vari rumori e i colori delle luci a LED sui Rowesys rendono anche possibile identificare la modalità corrente. L’elettronica interna è racchiusa in uno scafo futuristico e minimalista in alluminio.

La tecnologia dei profilati lavora per un’agricoltura più sostenibile

All’interno del robot c’è una sorta di “scheletro”, una struttura del telaio composta da profilati in alluminio item alla quale sono collegate le ruote, l’elettronica e i motori. I profilati sono utilizzati anche nella costruzione dell’aratro. Per cominciare, il team ha esaminato diverse possibilità. Ciò includeva anche considerare una costruzione in acciaio: “Non siamo mai stati completamente soddisfatti dell’idea di dover saldare il nostro progetto. Soprattutto perché si trattava dei primi prototipi e avevamo bisogno di flessibilità e l’acciaio non poteva offrirci quanto richiesto. Anche il fissaggio di apparecchi aggiuntivi sarebbe stato complicato e avrebbe comportato un grande sforzo”, afferma Lieberherr. È stato allora che è arrivato il consiglio dal capo progetto del Politecnico di Zurigo, raccomandando la tecnologia dei profilati item. Ha evidenziato la flessibilità della tecnica di collegamento e la stabilità dei componenti del Sistema dei Componenti MB.

L’intero processo di ordinazione, progettazione e produzione è stato molto più semplice di quanto sarebbe stato altrimenti grazie alla collaborazione con item. L’utilizzo dell’item Engineeringtool ci ha fatto risparmiare molto tempo.

Anche le esperienze positive durante CHIRON, un altro focus project che ha comportato lo sviluppo di un robot innovativo, hanno influenzato la decisione. Le persone coinvolte in tale progetto hanno infine facilitato il contatto con item Svizzera. “Oltre al supporto di item come sponsor e alla flessibilità dei profilati, anche i consigli che abbiamo ricevuto sono stati molto utili. L’intero processo di ordinazione, progettazione e produzione è stato molto più semplice di quanto sarebbe stato altrimenti grazie alla collaborazione con item. L’utilizzo dell’item Engineeringtool ci ha fatto risparmiare molto tempo”, afferma Lieberherr. Sono in corso piani per ottimizzare il robot, che sta già chiarendo la direzione che l’agricoltura sostenibile può intraprendere utilizzando tecnologie innovative. La sostenibilità è una priorità assoluta al Politecnico di Zurigo. Ad esempio, ogni istituto deve versare un contributo in un fondo speciale per ogni chilometro volato da uno dei suoi dipendenti. I responsabili di questo fondo si sono rivolti agli studenti e hanno chiesto idee per progetti di focus che avrebbero contribuito ai Sustainable Development Goals delle Nazioni Unite. Questo è ciò che ha fatto partire il progetto Rowesys.

Una visione del complesso funzionamento interno del robot diserbante autonomo.

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