Il progetto nasce da una ricerca dell’Istituto Italiano di Tecnologia, in collaborazione con diversi partner, nell’ambito del JOiiNT LAB – laboratorio congiunto tra IIT e il Sistema 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 – afferma 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.”
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.
“Attualmente stiamo lavorando per rendere Frasky ancora più flessibile, autonomo e capace di adattarsi ai contesti agricoli, che per loro natura presentano una elevata complessità – aggiunge Francesca Negrello, ricercatrice dell’Istituto Italiano di Tecnologia e Technology Manager del laboratorio JOiiNT LAB – Il nostro obiettivo è estendere le capacità di percezione e manipolazione del robot anche ad altri compiti, oltre quelli già validati, affinché possa operare a fianco dei viticoltori, supportandoli nel monitoraggio della produzione e nelle attività più ripetitive ed onerose.”
“La collaborazione tra ricerca e industria, come avviene nel JOiiNT LAB, rappresenta un elemento chiave per favorire l’innovazione tecnologica e far crescere nuove professionalità – continua Fabio Previdi Professore Ordinario presso l’Università di Bergamo. Lavorare a stretto contatto con le aziende permette di offrire agli studenti esperienze concrete e interdisciplinari, essenziali per formarli sulle competenze realmente richieste dal mondo produttivo e prepararli alle sfide della trasformazione digitale. Il coinvolgimento diretto dei nostri studenti nei progetti del laboratorio consente loro di partecipare attivamente allo sviluppo di soluzioni avanzate e al trasferimento tecnologico, generando benefici sia per l’impresa che per il sistema universitario.”
“Le tecnologie sviluppate per l’industria, grazie al lavoro congiunto tra ricerca e imprese, hanno un impatto trasversale – conclude Stefano Ierace Direttore del Consorzio Intellimech – che va ben oltre il settore manifatturiero, generando ricadute concrete su tutto il territorio. Questi progetti favoriscono la creazione di nuove esperienze formative per studenti e giovani professionisti e rappresentano una vera opportunità per esplorare soluzioni innovative, con benefici che si estendono all’intera filiera produttiva e al sistema sociale locale.”
JOiiNT LAB
Il JOiiNT LAB è un laboratorio di ricerca congiunto nato dalla collaborazione tra l’Istituto Italiano di Tecnologia e Intellimech, consorzio di oltre settanta aziende della meccatronica. Situato a Bergamo, all’interno dell’Innovation District di Kilometro Rosso, il suo obiettivo principale è fare da ponte tra ricerca scientifica e industria, favorendo il trasferimento tecnologico e l’innovazione nel settore manifatturiero. Il laboratorio si focalizza su robotica industriale e meccatronica, sviluppando soluzioni in ambiti come robotica collaborativa, controllo remoto, e intelligenza artificiale. Pensato per supportare la competitività delle imprese italiane, JOiiNT LAB promuove anche la formazione di profili altamente specializzati. Il laboratorio coinvolge un ampio ecosistema di partner industriali, centri di ricerca e formazione, ed è sostenuto da Intellimech, Confindustria Bergamo, Kilometro Rosso, l’Università degli Studi di Bergamo e da alcune aziende del territorio.
