Robotica agricola: applicazioni e limiti nel 2023

L’agricoltura cerca modi per risparmiare risorse, migliorare la produzione e ridurre gli sprechi. La robotica è uno degli strumenti disponibili. Questo articolo descrive tecnologie e informazioni aziendali del 2023.

Alcune attività agricole e di produzione alimentare possono essere automatizzate per contribuire a migliorare la produttività e le prestazioni ambientali. I risultati dipendono dall’impiego, dai costi e dalla gestione.

La robotica in agricoltura 

Il lavoro manuale può richiedere tempo ed essere fisicamente impegnativo, soprattutto nei periodi di punta. Un’azienda senza robot non è però automaticamente in perdita o priva di informazioni su meteo e suolo. Gli agricoltori combinano macchinari, esperienza e diverse fonti di dati.

Sensori, dispositivi connessi, gestione dei dati, algoritmi, robot e droni possono sostenere compiti specifici. Non sono tutti sistemi robotici e non utilizzano tutti l’IA.

Questi sistemi possono far risparmiare tempo e alcuni mezzi di produzione, ma richiedono pianificazione, manutenzione e valutazione economica.

La futura domanda alimentare contribuisce all’interesse per queste tecnologie. Nella proiezione demografica dell’ONU dell’epoca la popolazione mondiale poteva passare da circa 8 miliardi nel 2022 a 9,7 miliardi nel 2050. È una previsione di quel periodo, non il dato demografico attuale né l’unico fattore che determina la domanda di cibo.

Una previsione pubblicata nel 2023 stimava il mercato dei robot agricoli a 13,5 miliardi di dollari, con la possibilità di raggiungere 40,1 miliardi nel 2028. Il rapporto era di MarketsandMarkets. Si trattava di una stima basata su una particolare definizione del mercato, non di un risultato garantito. La posizione del Nord America non può essere spiegata soltanto con l’automazione di altri settori, come il commercio elettronico. 

Applicazioni in agricoltura

I sistemi differiscono per compiti, maturità commerciale e necessità di supervisione. Benefici e costi vanno valutati per ciascuna azienda agricola.

Trattori automatici e assistenza al conducente possono svolgere lavori di campo delimitati. Posizionamento e sensori contribuiscono al funzionamento; il GPS da solo non riconosce animali o ostacoli imprevisti. Un settore collegato è la tecnologia di guida autonoma, ma l’impiego agricolo ha condizioni e limiti propri.

Esistono robot per raccogliere e confezionare alcuni tipi di frutta e verdura. Velocità, danni ai frutti, riconoscimento della maturazione e redditività variano secondo coltura e sistema. I robot non aumentano automaticamente il raccolto.

Nell’allevamento si possono automatizzare mungitura, distribuzione del mangime e monitoraggio dei pascoli. Ridurre il lavoro ripetitivo può liberare tempo, ma restano necessari cura e controllo degli animali. 

Sistemi specializzati possono monitorare le colture o misurare proprietà del terreno, per esempio il pH con un sensore adatto. Altre applicazioni riguardano potatura, diserbo, difesa delle piante e irrigazione, secondo l’attrezzatura.

Il diserbo meccanico e l’irrorazione mirata sono metodi diversi. Il riconoscimento tramite telecamere può indirizzare un utensile verso le infestanti o limitare gli erbicidi a punti selezionati. 

Sviluppi della robotica agricola

Le nuove tecnologie possono aiutare quando mancano lavoratori o le risorse idriche e fondiarie sono limitate. La scelta deve partire dalle esigenze dell’azienda.

Nel 2023 il settore comprendeva sistemi commerciali e prototipi di ricerca. È importante distinguerli quando si valutano disponibilità, costi e aspettative.

Automazione in azienda

Un sistema può combinare i seguenti elementi:

• Macchinari agricoli
• Sistemi informatici
• Elettronica
• Sensori chimici
• Gestione dei dati 

Le macchine automatiche possono migliorare precisione e uso delle risorse in compiti specifici. Il raccolto dipende comunque dalle condizioni di coltivazione.

Il tempo risparmiato può essere dedicato ad altre attività. L’affermazione che la maggioranza degli agricoltori avesse già più tempo per la famiglia grazie ai robot non era però documentata. Anche manutenzione e gestione dei sistemi richiedono lavoro.

Sistemi informativi geografici

Il GIS combina mappe e informazioni geografiche, anche da satelliti. Può sostenere decisioni su coltivazione e mezzi di produzione. Il telerilevamento non misura automaticamente tutti gli elementi nutritivi del suolo.

Mappe e dati sugli spostamenti possono contribuire alla gestione dei pascoli e degli animali. Non sostituiscono la valutazione veterinaria o l’analisi del fabbisogno alimentare.

Agricoltura verticale

L’agricoltura verticale utilizza più livelli di coltivazione sovrapposti. Non coincide con tutta l’agricoltura al chiuso. Idroponica, aeroponica e acquaponica sono metodi distinti, con differenti sistemi di acqua e nutrimento.

Un ambiente controllato può risparmiare acqua e spazio e limitare l’influenza del meteo. Illuminazione, climatizzazione, investimenti e scelta delle colture determinano però costi e impatto ambientale. I robot non garantiscono costi totali inferiori.

Approfondisci l’agricoltura verticale.

Droni

I droni possono raccogliere immagini e misurazioni su crescita e condizioni delle colture. Secondo attrezzatura e regole di utilizzo, possono anche effettuare irrorazioni mirate. Il monitoraggio aiuta a individuare problemi, ma non impedisce da solo siccità, alluvioni o malattie.

I droni possono aiutare a localizzare gli animali e osservare i pascoli. Le immagini termiche richiedono interpretazione e non costituiscono una diagnosi autonoma di malattia.

Robot per l’impollinazione

L’impollinazione contribuisce alla fecondazione e alla formazione dei semi in molte colture. La tutela degli impollinatori naturali e dei loro habitat resta importante. 

La ricerca comprende robot terrestri per serre e piccoli prototipi volanti. Alcuni sistemi utilizzano sensori, telecamere o intelligenza artificiale. Non tutti i piccoli robot hanno navigazione autonoma o capacità dimostrate di impollinare un campo agricolo. 

Nel 2023 i prototipi volanti di ricerca non erano una soluzione commerciale generalmente disponibile per tutte le colture e condizioni meteorologiche. Vanno distinti dai robot commerciali per determinate colture in serra. Precisione, costi ed effetti sul raccolto devono essere verificati per ciascun impiego.

L’impollinazione robotica non ripristina automaticamente ecosistemi e biodiversità. Può diventare uno strumento complementare, mentre proteggere gli impollinatori naturali è un compito distinto.

Dissuasori laser per gli uccelli

Allontanare gli uccelli serve a ridurre i danni alle colture. Spaventapasseri tradizionali e laser sono metodi diversi, non soluzioni universali contro tutti gli uccelli e roditori. 

La ricercatrice Rebecca Brown dell’University of Rhode Island studiò un laser verde in movimento su campi di mais larghi fino a circa 183 metri, equivalenti a 600 piedi. Il fascio si muoveva sulle colture e l’elettronica era protetta da un contenitore. La forma del campo influenzava i risultati e non tutti gli uccelli si allontanavano. Un fascio poco visibile di giorno non è per questo innocuo.

Tecnologia per l’allevamento

Mungitura, distribuzione del mangime e pulizia automatiche possono ridurre il lavoro ripetitivo. Le quantità di mangime devono essere impostate correttamente. La pulizia non rende un ambiente completamente privo di malattie e gli animali richiedono comunque controllo.

I sensori possono seguire produzione di latte, attività e alcuni segnali di salute o riproduzione. Le percentuali dell’articolo, 12 per cento di uso dei robot e previsione del 20 per cento entro cinque anni, non avevano un chiaro perimetro geografico e statistico. Non sono leggibili come dati mondiali. Le recinzioni virtuali guidano gli animali tramite un dispositivo; non li spostano fisicamente da remoto.

Esempi di aziende nel 2023

Le informazioni seguenti si riferiscono al periodo dell’articolo. Quotazioni e indicatori finanziari sono storici, mentre i grafici incorporati possono aggiornarsi. Non sono raccomandazioni di investimento.

1. FarmWise

FarmWise sviluppava tecnologia agricola. L’articolo citava 73,9 milioni di dollari raccolti in nove round, facendo riferimento alla banca dati CB Insights. È un dato utilizzato dall’articolo allora, non un totale attuale verificato. L’azienda combinava telecamere e attrezzi meccanici per eliminare selettivamente le infestanti nelle colture orticole. 

FarmWise presentò Vulcan al World Ag Expo il 14 febbraio 2023. Era un attrezzo per il diserbo meccanico con riconoscimento delle piante tramite telecamere e apprendimento profondo. L’identificazione automatica non significa che tutta la macchina operi senza conducente. 

2. Deere & Company

Deere & Company, nota con il marchio John Deere, sviluppa macchine agricole e automazione. La quotazione di 382,20 dollari e il calo del 10,86 per cento dall’inizio dell’anno erano una fotografia del 2023, non il prezzo o il rendimento attuali. 

DE Grafico dei prezzi

Lo stesso confronto storico riportava capitalizzazione di 110,07 miliardi di dollari, rendimento da dividendi dell’1,41 per cento, P/E di 11,30 e rendimento del capitale proprio del 47,73 per cento. Non sono misurazioni attuali o rendimenti garantiti. Deere riportò un utile netto di 2,978 miliardi di dollari nel terzo trimestre del proprio esercizio; quel trimestre terminò il 30 luglio 2023.

3. Carbon Robotics

Carbon Robotics utilizza telecamere e laser per riconoscere e distruggere le infestanti. La LaserWeeder commerciale del 2022–2023 era un attrezzo per trattore, distinto dal prototipo dimostrativo a guida autonoma del 2021. Il controllo automatico del laser non equivale alla guida senza conducente. 

Nell’aprile 2023 l’azienda annunciò una raccolta di 30 milioni di dollari, portando il totale di allora a 67 milioni. Il riferimento a 17 Stati americani e tre province canadesi descriveva un piano di consegne di quel periodo, non la copertura attuale o la prova che tutte le consegne fossero avvenute.

4. Trimble

Per Trimble (TRMB), l’articolo indicava storicamente quotazione di 42,41 dollari, calo del 16,12 per cento dall’inizio dell’anno, P/E di 31,61 e rendimento del capitale proprio dell’8,16 per cento. I ricavi del terzo trimestre 2023 furono 957,3 milioni di dollari, circa l’8,2 per cento in più rispetto a un anno prima. L’utile per azione rettificato non-GAAP era 0,68 dollari, contro 0,30 dollari secondo i GAAP. 

Alla fine di quel trimestre, l’articolo indicava 216,8 milioni di dollari di disponibilità liquide e mezzi equivalenti e circa 3,05 miliardi di debito. Il 28 settembre 2023 AGCO annunciò un accordo per l’85 per cento di una joint venture con le attività agricole di Trimble, in cambio di 2 miliardi di dollari e del conferimento di JCA Technologies. Non si trattava dell’85 per cento di tutta Trimble. La transazione si concluse nell’aprile 2024.

5. AgEagle Aerial Systems Inc. 

AgEagle offriva droni e soluzioni dati per agricoltura e altri impieghi, tra cui infrastrutture e pubbliche amministrazioni. La stima di 150 dipendenti nell’articolo non è un organico attuale verificato. 

UAVS Grafico dei prezzi

AgEagle presentò eBee VISION il 6 settembre 2023: un velivolo senza pilota ad ala fissa destinato soprattutto alla sorveglianza, non soltanto all’agricoltura. Capitalizzazione di 15,83 milioni di dollari, prezzo di 0,13 dollari e P/E di −0,22 erano storici. Successive operazioni societarie limitano i confronti diretti tra prezzi. L’articolo citava anche circa 3,28 milioni di dollari di ricavi nel secondo trimestre 2023 e crescita del 95,62 per cento nell’anno precedente, cioè il 2022. Un P/E negativo non indica redditività.

Vantaggi e limiti

I possibili vantaggi, secondo l’impiego, includono:

• Meno lavoro ripetitivo e fisicamente gravoso. Le macchine possono operare a lungo in condizioni adatte, ma richiedono energia, manutenzione e uso sicuro.

• Minori sprechi e consumo di alcuni mezzi di produzione. Il risultato economico dipende anche da acquisto, installazione e funzionamento. 

• Ripetibilità e precisione in compiti delimitati. Robot e software possono comunque commettere errori di riconoscimento, impostazione ed esecuzione.

• Un certo aiuto in caso di carenza di personale. Non scompaiono tutti i problemi del lavoro stagionale o dei tempi di raccolta.

• Supporto per attività impegnative entro i limiti progettuali dell’attrezzatura. Le macchine non eliminano del tutto il rischio di incidenti. 

Tra i limiti figurano:

• Un investimento iniziale elevato. I risparmi previsti vanno confrontati con i costi totali; prezzi inferiori o recupero dell’investimento non sono garantiti.

• Energia, manutenzione, ricambi e assistenza tecnica, che incidono su costi e disponibilità.

• Formazione, impostazioni corrette e adattamento a un compito specifico. Non tutti i robot o algoritmi possono svolgere ogni lavoro agricolo.

Conclusione

Nel 2023 la robotica agricola comprendeva soluzioni commerciali consolidate e tecnologie sperimentali. La combinazione di sensori, controllo e attrezzi meccanici offre opportunità con diversi livelli di maturità.

La valutazione deve partire da esigenze aziendali, costi, infrastrutture, sicurezza ed effetti ambientali. La robotica può sostenere l’agricoltore, ma non garantisce da sola raccolti maggiori o sostenibilità.