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La raccolta delle fragole è un’operazione che racchiude in sé un gesto tanto semplice quanto accurato: afferrare il frutto maturo e staccarlo dal peduncolo senza danneggiarlo, un lavoro che fino ad oggi è stato immaginato – e quasi sempre realizzato – come esclusivamente manuale. In pieno campo, dove le piante crescono a terra e il fogliame copre spesso i frutti, affidare questo compito a un robot è sempre stato considerato un traguardo difficile da raggiungere. Le tecnologie sviluppate finora hanno trovato applicazione soprattutto in serre e sistemi di coltivazione sopraelevati, contesti più ordinati e meno complessi, dove i frutti pendono liberi e visibili. Ma cosa accade quando le fragole da raccogliere sono nascoste sotto la vegetazione, come accade nella stragrande maggioranza delle coltivazioni all’aperto?

Un gruppo di ricercatori della Washington State University (WSU) ha provato a rispondere a questa sfida con un prototipo capace non solo di individuare i frutti maturi, ma anche di liberarli dalle foglie prima della raccolta. L’elemento distintivo è un sistema di ventilazione che muove delicatamente il fogliame, consentendo al braccio robotico di arrivare fino ai frutti più nascosti senza danneggiarli. Una soluzione che, se ulteriormente perfezionata, potrebbe cambiare le prospettive della raccolta meccanica delle fragole e aprire la strada a nuove applicazioni anche per altre colture.

Raccolta delle fragole: dal laboratorio al campo

Il limite principale dei sistemi robotici in campo aperto è sempre stato l’occlusione: le foglie impediscono alla telecamera di vedere i frutti e al braccio robotico di afferrarli. Per affrontare il problema, i ricercatori della WSU hanno progettato un robot capace di classificare le fragole in due categorie – visibili o nascoste – e di adottare strategie diverse a seconda della situazione.

Il cuore pulsante del sistema è una telecamera 3D, che cattura simultaneamente un’immagine a colori e una di profondità. Grazie a modelli di deep learning, il robot riesce a distinguere le fragole in base a forma, colore e posizione, calcolando con precisione il punto in cui il braccio robotico deve intervenire. Nei test, la precisione media di rilevamento ha raggiunto l’80%, con un’accuratezza del 93% nella classificazione dei frutti nascosti.

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Pinze morbide e correnti d’aria: il segreto del progetto

A rendere possibile la raccolta non è solo l’occhio elettronico, ma soprattutto il design dell’end-effector, il terminale che entra in contatto diretto con i frutti. Qui, i ricercatori hanno scelto di combinare due soluzioni ingegnose. La prima è una pinza Fin Ray, realizzata con dita morbide in silicone, capace di adattarsi naturalmente a frutti di dimensioni diverse e di distribuire la forza di presa senza provocare ammaccature. La seconda è un sistema di ventilazione costituito da due microventole che, generando un flusso d’aria calibrato, spostano le foglie che coprono le fragole senza alterare la posizione dei frutti maturi. Questa combinazione si è rivelata decisiva. Nei test in pieno campo, l’efficienza del robot è aumentata dal 58% – ottenuto senza ventole – al 74% quando la ventilazione è stata attivata.

Prestazioni e limiti da superare

Se i risultati in termini di precisione sono incoraggianti, la velocità rimane la principale criticità. Per raccogliere una singola fragola il robot impiega in media circa venti secondi, un tempo troppo lungo per poter competere con il lavoro manuale. Inoltre, la visione artificiale ha mostrato qualche limite in condizioni di luce variabile: sovraesposizioni o ombre improvvise possono ridurre l’accuratezza del rilevamento e portare a errori di classificazione.

Sono quindi necessari ulteriori perfezionamenti, che i ricercatori individuano in diversi ambiti: ottimizzazione del sistema di ventilazione per ridurre il rischio di spostare i frutti più piccoli, semplificazione del manipolatore per abbassare i costi, e integrazione di un sistema di illuminazione artificiale capace di stabilizzare la qualità delle immagini indipendentemente dalle condizioni meteo.

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Donato Liberto
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