Un team di studenti universitari della Cornell ha battuto altri 95 team aggiudicandosi il primo premio al The Farm Robotics Challenge del 21 maggio con un robot diserbante che usa l'elettricità al posto degli erbicidi. La macchina si muove da sola tra i filari di un vigneto o di un frutteto, senza operatore, ed elimina le erbe infestanti con una piccola scarica di corrente elettrica.
Gli studenti stanno ora usando i 50.000 dollari del premio per avviare una startup, Rootline Robotics, e proseguire lo sviluppo della macchina. Secondo il team, il progetto riduce il lavoro manuale e i consumi energetici ed evita perdite di raccolto.
Quattro mesi per costruire il prototipo
Il progetto è stato guidato da Andrew James, studente di scienze agrarie al College of Agriculture and Life Sciences. Il team unisce esperti di agricoltura e ingegneri. Ne fanno parte Natalia Kurz, Michael Neiss e Neil Morrison.
Gli studenti sono partiti dallo studio delle tecnologie di diserbo elettrico già esistenti. Hanno poi progettato un proprio sistema a basso consumo e realizzato un prototipo funzionante in quattro mesi. Kurz, studentessa di ingegneria biologica, ha raccontato che i tempi stretti hanno significato molte notti in bianco. "Avevamo paura, tipo: e se fosse tutto inutile?", ha detto.
Kurz ha descritto la robotica in modo coerente con la composizione del team. "La robotica è fatta di tanti sistemi diversi in uno", ha spiegato. "È interdisciplinare per definizione." Neiss ha detto che la varietà di competenze del gruppo ha aiutato a trovare soluzioni concrete. "Quando hai tante menti diverse nella stessa stanza, puoi arrivare alle soluzioni più fattibili ed efficaci", ha affermato.
Il problema delle infestanti in frutteti e vigneti
Le infestanti competono con viti e alberi per acqua e nutrienti, e la competizione è più forte in primavera. Steve Selin, titolare di South Hill Cider a Ithaca, dice che la pressione sul suo frutteto è alta. L'erba arriva fino ai tronchi perché non può permettersi di usare il decespugliatore o di pacciamare con la frequenza che vorrebbe.
Le conseguenze possono essere dirette. "Se gli alberi vanno sotto stress, lasciano cadere i frutti", ha detto Selin.
I coltivatori biologici controllano di solito le infestanti con decespugliatore, sfalcio e pacciamatura, tutte attività che richiedono molta manodopera. I diserbatori elettrici esistono già, ma secondo James richiedono un operatore, consumano molta energia e costano in media 150.000 dollari. Un prezzo, dice, fuori portata per la maggior parte dei produttori.
Selin ha dato suggerimenti agli studenti durante la costruzione del robot e dice di voler provare la tecnologia. Ha descritto un approccio basato sui tempi: se le infestanti vengono contenute a maggio e giugno, così che non competano più con gli alberi, il produttore può lasciarle crescere per il resto dell'anno. La ricrescita può poi ombreggiare il suolo e favorire una popolazione più sana di microrganismi del terreno.
Dal premio alla startup
L'azienda di tecnologia agricola Reservoir ha sponsorizzato il premio e ospiterà la nuova startup nel proprio incubatore a Sonoma, in California.
James racconta di voler fondare da tempo una startup nella robotica agricola. La vittoria e il sostegno del settore hanno reso naturale andare avanti. "Dopo aver vinto questa competizione e visto il grande supporto di tanti attori del settore in una collaborazione davvero entusiasmante, ha molto senso continuare", ha detto.
I prossimi passi sono migliorare la tecnologia e validarla con i produttori prima di portarla sul mercato. Kurz e Neiss se ne occuperanno mentre completano gli studi.
Cosa significa e cosa resta da dimostrare
Il progetto punta a una lacuna precisa. Il controllo meccanico e manuale delle infestanti costa poco in attrezzature ma molto in manodopera. I diserbatori elettrici attuali eliminano l'erbicida e parte del lavoro, ma richiedono ancora un operatore e, secondo James, costano circa 150.000 dollari. Il robot di Rootline mira a ridurre entrambi i costi: elimina l'operatore e punta a contenere i consumi energetici. Se mantenesse entrambe le promesse, si rivolgerebbe a quella fascia di mercato che oggi non può giustificare il prezzo.
Anche il caso d'uso si presta bene all'autonomia. I filari di frutteti e vigneti sono strutturati, hanno lo stesso schema anno dopo anno e non richiedono al robot operazioni delicate come la raccolta. Il diserbo primaverile è un lavoro ricorrente con una finestra ristretta, adatto a una macchina che opera senza supervisione. La descrizione di Selin, che parla di contenere le infestanti a maggio e giugno anziché eliminarle del tutto, suggerisce che una macchina non debba essere perfettamente selettiva per risultare utile.
Molto resta da dimostrare. Il team parla di un prototipo funzionante, ma i dettagli diffusi finora non includono risultati di prove in campo, percentuali di eliminazione delle infestanti, dati su batteria o consumi, né un prezzo obiettivo. Senza questi numeri non si può verificare l'affermazione che il sistema consumi meno dei diserbatori elettrici esistenti, né l'idea che costi molto meno di 150.000 dollari.
Anche l'affidabilità in condizioni reali non è ancora stata messa alla prova pubblicamente. Vigneti e frutteti presentano terreno irregolare, erba bagnata e spazi stretti attorno a tronchi e pergolati. Lo stesso team indica come prossima fase la validazione con i produttori, il momento in cui queste domande troveranno risposta.
In conclusione, una vittoria in una competizione e 50.000 dollari sono un inizio, non un prodotto. I membri del team sono ancora studenti, due di loro stanno completando gli studi, e l'azienda entra in un incubatore anziché in una produzione in serie. Il metro di giudizio utile nelle prossime stagioni sarà se il robot controlla le infestanti abbastanza bene da proteggere la resa a un prezzo che un piccolo frutteto possa permettersi. Il robot diserbante ha dimostrato che il concetto si può realizzare in quattro mesi. Se si possa anche vendere, resta la domanda aperta.