Il trattore a guida autonoma: Capire i trattori autonomi in agricoltura

La naturale creatività dell'uomo e il suo desiderio di semplificare il lavorohanno portato allo sviluppo di due straordinarie tecnologie: l'automazione e la robotica. Nella società moderna, iprogressi di entrambe hanno accelerato la nostra capacità di svolgere il lavoro in modo più efficiente, con maggiore precisione e sicurezza. E ora i sofisticati sviluppi dell'automazione hanno trovato spazio nel veicolo più importante del mondo, il trattore.

La maturazione di un trattorea guida autonoma è entusiasmante e relativamente nuova, ma la tecnologia deitrattori autonomiè stata impiegata nelle aziende agricole per diversi decenni, nascosta in bella vista. Di conseguenza, ciò che si intende per trattorisenza conducente e i vantaggi che ne derivano hanno generato un certo livello di confusione tra gli agricoltori e il pubblico. L'era dei trattori autonomi in agricoltura e nella gestione del territorio è arrivata e per gli agricoltori comprendere le differenze di autonomia è importante per massimizzareil ritorno sull'investimento in questo macchinario fondamentale .

Che cos'è l'automazione in un trattore?

L'automazione è l'implementazione di tecnologia e processi per eseguire attività con un intervento umano minimo. Implica l'uso di macchine, computer e software per eseguire operazioni che in precedenza erano svolte da persone, spesso con un aumento dell'efficienza, della precisione e della produttività. Applicata a un trattore in agricoltura, l' automazione si riferisce alla capacità del veicolo di operare e svolgere attività agricole indipendentemente dal controllo diretto di ogni movimento del trattore da parte dell'uomo .

Trattori semi-autonomi: Ovvero il trattore a guida autonoma

L'automazione nei trattori per le aziende agricole si articola in uno spettro: la tecnologia dei trattori a guida autonoma è entrata nel mercato nel 1996 sotto forma di sterzo automatico, o autosteer, un sistema avanzato di assistenza alla guida (ADAS). Poiché l'autosteer richiede che l'operatore rimanga sul sedile del trattore, si tratta di una funzione semi-autonoma. Nonostante ciò, i produttori hanno da tempo etichettato i trattori con autosteer come trattori autonomi. L'autosteer è comunque un tipo di tecnologia di guida autonoma perché, una volta attivato, il trattore assume la guida, navigando lungo un percorso preciso, lasciando l'operatore libero di gestire l'attrezzo seduto al posto di guida. In genere, al termine di ogni passata, l'operatore del trattore disattiva l'autosteer, effettua manualmente un'inversione di marcia, entra nella fila successiva per una nuova passata e riattiva manualmente la funzione .

La tecnologia ADAS è disponibile da decenni nel settore della mobilità urbana e migliora la sicurezza, l'operatività e il comfort del conducente. Il controllo della velocità di crociera, l'avviso di collisione, i freni antibloccaggio, l'avviso di angolo cieco e l'assistenza al centraggio della corsia - la variante della mobilità urbana di un tipo di autosteer (anche se non a guida autonoma) - sono tutti esempi di ADAS .

Autosteer in agricoltura

Con l'autosteer in agricoltura, gli agricoltori possono eseguire varie attività come la semina, la lavorazione del terreno, la concimazione e il raccolto con una precisione senza precedenti, che in precedenza era irraggiungibile anche per gli operatori di trattori più esperti. Ma c'è un problema. I sistemi autosterzanti convenzionali sono utilizzati nei grandi e costosi trattori diesel delle aziende agricole industriali di colture a filari, ad esempio grano, soia e mais. Migliorare la precisione e facilitare il lavoro di un operatore che deve navigare su centinaia di acri di campi ha aiutato queste aziende a risparmiare tempo e denaro .

Le aziende agricole specializzate come vigneti, frutteti e frutti di bosco non hanno avuto accesso agli stessi vantaggi delle loro controparti industriali più grandi. I trattori di grandi dimensioni non sono né accessibili né praticabili per le aziende agricole più piccole. Dato che le aziende agricole specializzate coltivano gli alimenti più sani e densi di sostanze nutritive, l'impossibilità di accedere alla tecnologia che le aiuta a mantenersi economicamente e ambientalmente valide sta avendo ripercussioni negative sul sistema alimentare globale .

Monarch Tractor, azienda statunitense produttrice del modello MK-V, il primo trattore al mondo 100% elettrico, con conducente opzionale e intelligente, è il primo a portare l'autosteer nelle colture speciali con la funzione Row Follow. L'importanza di questa tecnologia agricola e il suo significato per le aziende agricole specializzate non possono essere sottolineati oltre .

Autosteer in un trattore compatto

I parametri operativi e il valore delle singole piante nelle colture speciali sono molto più stretti e impegnativi di quelli delle colture a file. I cereali agricoli - mais, grano, avena e soia (tecnicamente una leguminosa) - sono annuali e vengono piantati in massa su campi ampi e aperti. Al contrario, colture come l'uva o la frutta dei frutteti sono perenni e piantate in file che variano, in media negli Stati Uniti, da 8 a 12 piedi per i vigneti e da 10 a 14 piedi per i frutteti ad alta densità. I trattori di grandi dimensioni non si adattano a questi filari, solo i trattori compatti possono lavorare in questi spazi ristretti.

Senza il vantaggio dell'autosteer, l'operatore di un trattore deve navigare in questi filari stretti durante le operazioni con la massima consapevolezza, poiché il valore di un singolo albero maturo o di una vite può valere migliaia di dollari. È un lavoro stressante e richiede esperienza. Un mercato del lavoro agricolo difficile da gestire aggrava la sfida. Gli agricoltori faticano a coprire i posti di lavoro, per non parlare di quelli con operatori di trattori qualificati .

Mantenendo automaticamente l'MK-V (un trattore da 40-70 CV classificato come piccolo trattore) centrato al centro del filare, Row Follow offre diversi vantaggi finanziari e di risparmio di tempo alle aziende agricole specializzate, tra cui :

• Riduzione del tasso di collisione. Combinando la tecnologia avanzata delle telecamere con l'intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico, l'MK-V mantiene automaticamente il trattore perfettamente centrato mentre si muove lungo il filare, contribuendo a mantenere le colture di alto valore e le infrastrutture al sicuro da costosi danni da collisione .

• Riduzione dello stress e della fatica. Affidando la guida accurata all'MK-V, l'operatore del trattore si concentra interamente sul compito da svolgere, riducendo la necessità di svolgere più compiti e diminuendo lo stress cronico di danneggiare potenzialmente un impianto o un'infrastruttura agricola costosi .

• Maggiore precisione ed efficienza. Concentrarsi interamente sull'operazione migliora la precisione complessiva e la stanchezza degli operatori. Di conseguenza, possono mantenere più a lungo livelli di energia e attenzione più elevati, migliorando l'efficienza .

• Miglioramento della manodopera. L'integrazione delle operazioni con un ADAS che garantisce una guida di precisione migliora le competenze anche di un operatore di livello base. Gli agricoltori sostengono che trasforma il conducente in un operatore .

Ad eccezione del Row Follow di Monarch, tutte le funzioni di autosteer finora sono state integrate nei trattori diesel. Riuscendo a inserire l'ADAS Row Follow in un trattore elettrico, Monarch amplifica i risparmi per gli agricoltori che, oltre a ottenere finalmente i vantaggi di una funzione ADAS, risparmiano anche tempo e denaro eliminando i costi del diesel e riducendo le spese di manutenzione .

Trattori completamente autonomi

Un trattore completamente autonomo è un veicolo agricolo avanzato che può operare senza il controllo diretto dell'uomo, sfruttando tecnologie all'avanguardia come il GPS, l'intelligenza artificiale (AI), le telecamere, la computer vision e vari sensori. Questi trattori mirano ad aumentare la produttività, ridurre i costi di manodopera, minimizzare il lavoro umano e consentire operazioni molto più lunghe. Attualmente, l'unico trattore completamente autonomo sul mercato è l'MK-V di Monarch. E così come Monarch ha portato la tecnologia semi-autonoma su un trattore elettrico, ha dotato l'MK-V elettrico di funzionalità completamente driverless e smart .

I trattori completamente autonomi sono macchinari complessi. Lo sviluppo e l'implementazione della tecnologia dei trattori autonomi richiede un approccio personalizzato, poiché le aziende agricole specializzate sono sistemi intricati con attributi e requisiti unici. Per ottenere prestazioni ottimali dai sistemi autonomi è necessario testare in modo approfondito e sistematico le attrezzature in varie condizioni, tra cui diverse spaziature dei filari, varietà di colture, infrastrutture di supporto, aree di svolta disponibili nelle capezzagne e caratteristiche del paesaggio .

L'autonomia svolge un ruolo importante anche nelle aziende lattiero-casearie, in quanto spinge il mangime più vicino alle mucche, un'operazione che deve essere ripetuta 12-18 volte al giorno. Sul mercato esistono macchine elettriche autonome per spingere il mangime, ma l'utilizzo è limitato a una singola operazione. Trasformando il trattore in una piattaforma per l'energia, i dati e la robotica, Monarch offre agli allevatori i vantaggi di uno spacciatore di mangime elettrico e autonomo che può essere utilizzato anche come trattore tradizionale, raccogliendo al contempo dati per semplificare la rendicontazione della sostenibilità. Gli allevatori possono ottimizzare il programma di alimentazione delle vacche per aumentare la resa, senza dover sostenere costi aggiuntivi di gasolio e manodopera.

Per soddisfare gli elevati standard di sicurezza e precisione da cui gli agricoltori dipendono per il loro sostentamento, Monarch sta monitorando attentamente i risultati dei test e sta introducendo gradualmente le funzionalità senza conducente. Questo approccio metodico contribuisce a garantire che la tecnologia protegga efficacemente e aumenti la produttività agricola. Il design dell'MK-V incorpora un hardware abilitato al software, che consente miglioramenti continui attraverso aggiornamenti remoti via etere. Questa caratteristica consente al trattore elettrico di ricevere nuove funzionalità e miglioramenti delle prestazioni senza la necessità di un nuovo hardware .

Monarch sta sviluppando ed espandendo continuamente le capacità del trattore per adattarlo a diverse colture e condizioni operative. Mentre gli agricoltori e i gestori del territorio attendono che vengano rilasciate altre operazioni di trattore senza conducente per il loro tipo di coltura e di azienda agricola, stanno sfruttando i numerosi vantaggi di avere un trattore elettrico che sia anche intelligente, in grado di raccogliere dati operativi per decisioni e rapporti di precisione.

Un trattore autonomo è sicuro?

Se si fa un inventario della vita moderna, si scopre che l'automazione e la robotica convivono da tempo. Henry Ford ha implementato la catena di montaggio mobile più di un secolo fa, e la prima lavastoviglie degli anni Cinquanta non era altro che un robot che puliva e asciugava automaticamente i piatti? I trattori con funzionalità autonome esistono da decenni, ma sempre con un conducente al posto di guida. Quando si tratta di impiegare macchinari completamente privi di conducente, la situazione sembra sconosciuta e gli agricoltori vogliono sapere: "È sicuro? ".

Per i produttori, la sicurezza è fondamentale: innanzitutto, l'ambiente in cui opera un veicolo senza conducente in agricoltura è intrinsecamente più sicuro di quello dei veicoli per la mobilità urbana. I trattori si muovono molto lentamente durante le operazioni, a circa 5 miglia orarie. E questi veicoli lenti si trovano nei campi, cioè in ambienti scarsamente popolati e piuttosto prevedibili. Cambi di corsia, semafori, numerosi pedoni, ciclisti, conducenti distratti, traffico stop-and-go: in un campo non esiste quasi nessuno dei rischi che si corrono alla guida di un'autovettura .

I trattori per le aziende agricole possono non dover affrontare i modelli di traffico urbano, ma devono comunque essere progettati con precisione per proteggere le colture e le infrastrutture da potenziali danni da collisione. E nel caso in cui una persona si trovi sulla traiettoria del trattore senza conducente, il trattore deve sapersi fermare automaticamente. Le telecamere avanzate di Monarch forniscono una consapevolezza della situazione a 360 gradi per proteggere l'operatore (che monitora l'attività del trattore da lontano), il bestiame circostante, gli attrezzi, le infrastrutture e le colture dalle collisioni durante le operazioni senza conducente. Poiché i trattori completamente privi di conducente sono monitorati in remoto, l'operatore mantiene il controllo attraverso l'applicazione Wingspan Ag Intelligence (WingspanAI) di Monarch anche quando non è attivamente alla guida. La piattaforma WingspanAI invia un avviso all'operatore ogni volta che si verifica un potenziale problema, il quale può scegliere se mantenere il trattore fermo o approvarlo, consentendo al trattore di continuare il suo percorso .

Per i trattori a guida autonoma, la raccolta e la mappatura dei dati è una parte fondamentale dell'addestramento di un trattore a operare senza conducente. Più ore si trascorrono alla guida del trattore, più dati il trattore avrà a disposizione per auto-navigare i filari e interpretare meglio l'ambiente circostante. Mentre gli agricoltori attendono con impazienza che le funzioni senza conducente si estendano alle loro colture e ai loro tipi di aziende agricole, possono essere certi che, quando arriverà, la tecnologia sarà stata testata in modo approfondito e meticoloso per garantire prestazioni elevate e affidabili.

Trattori autonomi in agricoltura

Il continuo sviluppo dell'autonomia nei trattori è rivolto alle sfide principali dell'agricoltura moderna, tra cui la carenza di manodopera, il costo del lavoro e la necessità di una maggiore efficienza. L'autonomia di un trattore elettrico risolve le richieste degli agricoltori di sostituire gli erbicidi con la falciatura, senza le emissioni di carbonio associate e i costi aggiuntivi di manodopera e gasolio. Con il continuo progresso della tecnologia agricola, i trattori autonomi svolgono un ruolo sempre più importante nel futuro dell'agricoltura. Produttori come Monarch Tractor stanno lavorando alacremente per portare a maturazione la tecnologia completamente senza conducente, salvaguardando al contempo le esigenze di sicurezza e redditività a lungo termine delle aziende agricole.

Riferimenti:

Amaral-Phillips, Donna M., Hemken Roger W. e Crist, William L. (1997). "Più mangime = più latte" Cooperative Extension Services, Università del Kentucky, College of Agriculture. https://afs.ca.uky.edu/files/more_feed_more_milk.pdf