L’adozione di dispositivi meccatronici, cioè di dispositivi elettronici integrati in sistemi meccanici, pneumatici o oleodinamici, è frequente sulle attrezzature agricole deputate alla raccolta, alla semina e alla distribuzione di agrochimici. Invece, sulle attrezzature destinate alla lavorazione del terreno la loro presenza è, per ora, assai rara. Ed è un vero peccato.
La lavorazione del terreno tende a essere impostata secondo schemi prestabiliti, poco influenzati dai risultati produttivi raggiunti, a differenza, ad esempio, di quanto avviene nella concimazione dove, almeno nella gran parte delle aziende agricole, le dosi di fertilizzante vengono stabilite in base alla produttività attesa, alle specifiche esigenze fisiologiche della coltura, alle condizioni pedologiche, climatiche e operative.
Al riguardo i ricercatori si sono posti due domande: se anche le lavorazioni possono essere “dosate”come oggi avviene per il concime e se da questo approccio l’agricoltore può trarne un vantaggio. La risposta è stata in entrambi i casi positiva: entro certi limiti è possibile e sempre conveniente dosare l’intensità e la profondità della lavorazione non solo in base al tipo della coltura (un passo già avvalorato dalla tecnica agronomica degli anni 70), ma anche in base ai risultati produttivi attesi, alle caratteristiche del suolo, allo stato del residuo colturale ecc. Le prime analisi, condotte già negli anni 90, hanno però evidenziato che questi parametri variano non solo da un appezzamento all’altro, ma anche all’interno dello stesso appezzamento in modo, talvolta, inatteso.
La gestione di una variabilità che si può manifestare anche in ambiti spaziali ristretti (ad esempio in pochi metri lineari) non può essere governata da un uomo, ma richiede il ricorso a supporti elettronici o meglio meccatronici. Infatti, due sono le strategie suggerite dalla ricerca
Due strategie suggerite
La prima riguarda la messa a punto di attrezzature per la lavorazione capaci di “dosare la lavorazione” in base a mappe di prescrizione, cioè in base a una sorta di mappa della lavorazione costruita sulla scorta di informazioni raccolte ed elaborate mantenendole collegate all’area alla quale si riferiscono. Queste informazioni possono essere la produttività rilevata nelle annate precedenti, le caratteristiche fisiche del terreno, la tipologia delle colture, la rotazione, l’esperienza personale e molte altre.
La seconda è quella di dotare direttamente la macchina di sensori capaci di “leggere” uno o più parametri e quindi, in base a software specifici (talvolta estremamente semplici), governare specifici attuatori che, variando l’assetto dell’attrezzatura, modificano la “dose di lavorazione”. In entrambi i casi l’attrezzatura deve essere dotata di dispositivi capaci di modificare la regolazione della macchina, ad esempio variando la larghezza o la profondità di lavoro, o il numero di giri, o la posizione di determinati utensili, in modo repentino.
Il contributo atteso
Un’impostazione di questo tipo costituisce di fatto un sistema di agricoltura di precisione poco applicato in questo settore perché nella lavorazione del terreno la sua valenza è più difficile da comprendere e, almeno per ora, da attuare. Ciò non toglie che possa fornire un contributo importante sia alla razionalizzazione degli interventi (degli input) sia ad acquisire informazioni che consentano di approfondire le analisi proprie dell’agricoltura di precisione. In questo caso attrezzature meccatroniche per la lavorazione del terreno potrebbero fornire vantaggi legati alla registrazione di parametri che possono aiutare i tecnici a capire le motivazioni che inducono variabilità nelle produzioni, alla redazione del quaderno di campagna, alla tracciabilità.
La meccatronica però è in grado di fornire anche vantaggi più immediati migliorando l’esecuzione dell’intervento meccanico attraverso un’efficiente e costante regolazione dei suoi organi o, nel caso di attrezzature multiple, attraverso il bilanciamento delle diverse sezioni.
I dispositivi meccatronici applicati su attrezzature destinate alla lavorazione del terreno riguardano principalmente regolazioni che vengono condotte in automatico sulla scorta di informazioni rilevate da specifici sensori. Fra questi, quelli che rilevano lo sforzo di trazione sono in molti casi fondamentali. Esperienze intraprese già da qualche decennio inambito scientifico evidenziano una buona correlazione tra forze di trazione e tessitura o resistenza alla penetrazione del terreno, ampiamente variabile all’interno di uno stesso appezzamento. Tali informazioni possono essere utilizzate negli anni successivi per migliorare la tecnica di lavorazione del terreno.
Va evidenziato che in un’ottica di agricoltura di precisione le informazioni raccolte, essendo georeferenziate, cioè legate a una specifica area di un determinato appezzamento, possono essere unite e confrontate con altre. Infatti, in molti casi i valori di forza di trazione rilevati possono avere uno scarso significato in termini assoluti, ma fornire un’informazione utile in termini relativi. La forza di trazione è infatti correlata anche all’umidità del suolo (un suolo umido è più “facile” da lavorare di un suolo secco, cioè richiede meno potenza) e questo parametro è, come ben noto, estremamente variabile. Ad esempio un’area che produce di più potrebbe presentare un valore di forza di trazione diverso da quello di un’area che produce meno e questa informazione potrebbe permettere di rilevare zone soggette a compattazione. Da qui lo sviluppo di dispositivi basati sul rilievo della forza di trazione che adeguano la profondità di lavoro (coltivatori medi o pesanti) o la larghezza e la profondità di lavoro (aratri polivomeri a geometria variabile). La variazione di profondità o di larghezza di lavoro o di entrambe può comportare una modificazione dell’assetto dell’attrezzatura che per essere ripristinata in automatico richiede l’inserimento di una serie di sensori e attuatori a essi collegati che provvedono a posizionare delle diverse sezioni che compongono l’attrezzatura.
Un coltivatore di precisione
All’Eima 2009 è stato conferito il riconoscimento di Novità tecnica a un coltivatore “intelligente”, il CombiBlu, progettato in modo da poter operare indifferentemente in superficie e in profondità, e dotato di dispositivi meccatronici che compiono la regolazione della profondità in base a criteri stabiliti dall’agricoltore o da mappe di prescrizione vere e proprie qualora venga inserito in un contesto di agricoltura di precisione evoluta.
In questa attrezzatura una serie di estensimentri è in grado di rilevare le forze di trazione durante la lavorazione. L’informazione, visibile in cabina, fornisce in tempo reale una indicazione all’operatore sullo stato di funzionamento della macchina, e contemporaneamente viene registrato su supporti magnetici e abbinato alle coordinate geografiche per poter disporre successivamente di indicazioni sulle caratteristiche del terreno e sulla variabilità delle caratteristiche fisiche all’interno dell’appezzamento. Inoltre, il Combi Blu è dotato di dispositivi per il controllo e la regolazione della profondità di lavoro.
La presenza di sensori che misurino in continuo la posizione delle ancore rispetto al terreno permette di visualizzare in cabina anche questa informazione e quindi di modificarla a discrezione dell’operatore. Le future evoluzioni di questo sistema potranno prevedere l’automatizzazione di questi controlli in funzione di parametri precedentemente rilevati e quindi l’introduzione dell’agricoltura di precisione anche nell’ambito delle lavorazioni del terreno. I sensori presenti nel Combi Blu rilevano la forza di trazione e la profondità di lavoro. Gli estensimetri sono applicati a livello del timone agganciato ai punti inferiori del sollevatore e sono tarati per una forza massima di 100.000 N. La profondità di lavoro viene rilevata tramite sensori di posizione applicati ai martinetti del rullo e del timone.
La centralina di controllo comanda gli attuatori idraulici di profondità di lavoro attraverso un comando manuale (impostazione fatta dal conducente), ma il sistema è predisposto per la lettura di una mappa di prescrizione. La centralina ha anche la funzione di interfacciarsi con il ricevitore satellitare per individuare la posizione sulla mappa, leggere la mappa di prescrizione, leggere la profondità attuale di lavoro, confrontarle e inviare all’attuatore un segnale. Inoltre, deve registrare i dati di posizione, di tempo e di forza di trazione per la tracciabilità e la produzione di mappe tematiche del suolo.
Il sistema di comunicazione utilizzato è l’Isobus importante per rendere il sistema standardizzato e quindi utilizzabile con tutti i trattori.
