Icaro X4 - Il robot di Free Green Nature che protegge la vite.

Il nuovo pacchetto Smartris applicato al settore agricolo.

La sfida

Muovere un veicolo a guida autonoma su fondo esterno ed irregolare.

Icaro X4 nasce da una collaborazione con la start up Free Green Nature per contribuire al raggiungimento di uno degli obiettivi che si è data la Comunità Europea nella strategia Farm to Fork: ridurre del 50% l’uso dei fitofarmaci in agricoltura e viticoltura entro il 2030.

Con Icaro X4 concretizziamo nuovamente la nostra vision contribuendo a creare un mondo più sano. Collaborando alla realizzazione di una macchina agricola con pannelli integrati ad irradiazioni di raggi UV-C, aiutiamo la viticoltura sostenibile e la produzione di vino biologico.

Il robot dovrà essere in grado di muoversi in autonomia su fondo irregolare e su terreno in pendenza, portando il pesante carico dei pannelli pieghevoli. Per noi significa mettere in gioco le nostre capacità di co-progettazione per sviluppare la soluzione con le caratteristiche necessarie a garantire il movimento autonomo su terreno agricolo: un ambiente che fino ad ora non avevamo avuto modo di operare.

Il valore della sostenibilità in viticoltura

La protezione della vite è fondamentale soprattutto in un territorio come quello veneto, vocato alla produzione di Prosecco e altri vini tanto apprezzati nel mondo. Il Veneto punta da tempo sulla sostenibilità con disciplinari che vietano già dal 2019 l’uso del glifosato, facendo diventare il distretto di Valdobbiadene il più vasto territorio viticolo europeo glifosato-free.

La sostenibilità in agricoltura è un obiettivo perseguito in tutta Europa dove già da alcuni anni è noto il potere germicida delle radiazioni UV-C, che vengono utilizzate per la disinfezione di ambienti e superfici in ospedali e in luoghi pubblici ma anche a supporto delle coltivazioni. Con Icaro X4 per la prima volta viene progettato un veicolo a guida autonoma pensato per portare i pannelli che irradiano raggi ultravioletti su suolo agricolo e in coltivazioni all’aperto.

Free Green Nature S.r.l.

Free Green Nature S.r.l. è una start up fortemente innovativa che sviluppa sistemi d’avanguardia per la viticoltura, sistemi green, intelligenza artificiale e sistemi al servizio dell’uomo. Il centro di ricerca della start up ha progettato e sviluppato il robot Icaro, dalla meccanica all’elettronica, il software e il firmware, tutto internamente.

www.freegreen-nature.it

Lo sviluppo

Collaborare a Icaro X4 adattando Smartris ad un’applicazione per noi nuova è stata una sfida fin dal principio. Le specifiche tecniche necessarie a rendere un veicolo agricolo autonomo tra i filari sono tutt’altro che scontate. Il fondo agricolo presenta infatti alcune peculiarità che hanno influenzato lo sviluppo del robot: la sua naturale irregolarità, le continue mutazioni e la pendenza spesso incostante dei nostri appezzamenti vitivinicoli. Il robot ha dunque bisogno di un sistema motorizzato che permetta di superare tutti gli ostacoli, con la potenza necessaria a oltrepassarli, la forza per mantenere stabile il baricentro in pendenza, la protezione dagli agenti atmosferici e un preciso raggio di curvatura. Smartris, studiato per applicazioni AGV, è il prodotto che perfettamente si presta ad essere adattato all’applicazione agricola.

La soluzione Lafert

Dopo diversi mesi di analisi, progettazione e prototipazione in cui abbiamo customizzato il pacchetto Smartris, oggi il robot è in grado di muoversi liberamente tra i vitigni superando gli ostacoli della pendenza, della pavimentazione eterogenea e con la necessaria protezione dagli agenti atmosferici. Ancora una volta il Made in Italy si conferma ai vertici dell’innovazione tecnologica raccogliendo l’interesse dei viticoltori di tutta Europa.

Siamo orgogliosi di essere parte della realizzazione di Icaro X4, dimostrando capacità di adattamento e customizzazione dei nostri motori. Il robot per muoversi tra i filari utilizza quattro pacchetti Smartris per la trazione, a cui vengono aggiunti quattro sistemi sterzanti composti da ruote con trazione e sterzo. In questo modo, forniamo tutte le motorizzazioni necessarie al funzionamento del veicolo. Così è nato Icaro X4: un robot in cui sono integrati due pannelli laterali ripiegabili e adattabili, formati da lampade a raggi ultravioletti che contrastano le malattie fungine della vite come peronospora, oidio e botrite. Per noi significa aver collaborato a un grande passo per l’agricoltura biologica e per la sostenibilità ambientale del nostro territorio ma anche mondiale.


Marco Cappelletto
Project Manager

Le specifiche tecniche in Icaro X4

Il co-engineering è da sempre parte del nostro DNA: abbiamo individuato insieme a Free Green Nature i parametri e le specifiche tecniche necessarie a far di Icaro X4 un mezzo agricolo autonomo, analizzando approfonditamente il tipo di fondo e l’ambiente atmosferico di inserimento. Il drive è stato sviluppato appositamente per questa applicazione e viene prodotto internamente in Lafert assicurando il massimo della qualità e del controllo. Per questo progetto abbiamo scelto il pacchetto PRO line, taglia L con design a rotazione dell’anello esterno del riduttore.

Smartris è il primo prodotto di sinergia nato dalla collaborazione tra Lafert e Sumitomo, e combina la capacità Lafert di proporre motori elettrici e azionamenti customizzati con i riduttori e motoriduttori di Sumitomo in un prodotto d’avanguardia, con vantaggi competitivi nel mercato.

Servomotore


L’alta densità di coppia rende il servomotore di Smartris ultra compatto ma con la coppia necessaria a muovere il robot su pendenza oltre il 15% in modo continuativo e su pendenze maggiori per brevi tratti. Grazie all’integrazione di servomotore e drive garantiamo il controllo necessario per uscire da situazioni di difficoltà come avvallamenti, dissesti o buche infangate.


La scelta di dotare il servomotore con un freno dinamico ad alte prestazioni permette di garantire sia un alto numero di frenate in caso di emergenza oltre alla chiara funzione di stazionamento anche in caso di massime pendenze.

Riduttore

Icaro X4 si muove grazie ai Riduttori Cyclo Sumitomo sviluppati per avere la massima compattezza. Riduce lo spazio tra ruota e riduttore, che in questa esecuzione vengono parzialmente sovrapposti creando un anello esterno rotante (RGH) così da avere un riduttore più compatto. 
In particolare, Icaro X4 è stato dotato di innovativi cuscinetti iper resistenti, cuscinetti a rullo che garantiscono un carico radiale di 10.000N per ruota. Questo permette di superare più facilmente gli ostacoli che si possono presentare nel tragitto grazie all’aumentata capacità del motoriduttore.

Drive

Il Drive Smartris presenta le tipiche caratteristiche di un servo azionamento per motori Brushless. La possibilità di una veloce comunicazione tra drive e dispositivi di comando tramite protocollo CANOpen opportunamente ottimizzato consente un notevole scambio dati necessario per gestire il corretto allineamento delle performance delle 4 ruote indipendenti. 


Il drive ha inoltre la possibilità di gestire correttamente il freno dinamico del motore offrendo così un notevole risparmio energetico.

Sistema sterzante

Abbiamo progettato un sistema sterzante che riesca a supportare il movimento rotatorio di Icaro X4 anche in salita e su pavimentazione scoscesa ottenendo una precisione millimetrica sul percorso mappato. Le ruote utilizzate per il robot sono ruote peculiari del settore agricolo che permettono un facile movimento su suolo sconnesso e fangoso.

Protezione avanzata

La soluzione sviluppata dedicata al mondo agricolo è dotata di un grado di protezione IP 65 che permette di resistere alla tipica aggressività di ambienti esterni in particolare ad acqua, fango e oggetti contundenti. Sono stati utilizzati componenti altamente robusti in grado di tollerare forti e continui urti.

Le specifiche tecniche di Smartris:

  • precisione di movimento del sistema sterzante grazie all’elevato livello tecnologico dei diversi componenti e del sistema di controllo
  • alta capacità di carico
  • spostamento ottimizzato con differenziale elettronico per garantire il movimento su terreni sconnessi
  • la compattezza del pacchetto permette l’inserimento del motoriduttore nella ruota
  • drive performante per il controllo del sistema e ottimizzato per l’applicazione
  • riduttore ad anello esterno rotante che sopporta alti carichi radiali
  • fornitura e montaggio di un cablaggio dedicato con connessione tramite pressacavi separati
  • grado di protezione del motore IP 65
  • tensione di alimentazione 24Vdc
  • verniciatura dell’intero pacchetto contro la corrosione
  • flangia speciale per l’attacco al veicolo

Il futuro

Il nostro obiettivo era contribuire alla sostenibilità ambientale delle aree a viticoltura intensiva e agevolare la produzione di uva senza l’uso di preparati nocivi. I risultati hanno superato tutte le aspettative riducendo del 50% l’uso di fitofarmaci nei campi di sperimentazione. Grazie ad Icaro X4 aiutiamo le aziende vitivinicole a raggiungere gli alti standard di sostenibilità e qualità che fanno la differenza nel mercato attuale del vino.


Vogliamo infatti fare parte delle aziende che credono e contribuiscono al modello di agricoltura sostenibile indicato dalla strategia europea Farm to Fork. Grazie a Icaro X4 l'obiettivo di ridurre l'utilizzo dei pesticidi in agricoltura sembra sempre più realistico e vicino: a guadagnarci è l'ambiente e la salute di tutti noi.


Oggi stiamo lavorando per portare Icaro X4 su pendenze oltre il 15% senza riduzione di potenza. I test inoltre proseguono positivamente sperimentando il robot sulla coltivazione di altre specie di alberi da frutto. Immaginiamo di introdurre l’uso di Smartris in diverse applicazioni su fondo irregolare: Icaro X4 è infatti un veicolo agricolo autonomo in grado di portare notevole peso, a cui potranno essere affidate altre mansioni utili alla coltivazione sostenibile contribuendo anche a diminuire la presenza umana in campo agricolo.