I sistemi di guida satellitare per le macchine agricole

L’agricoltura di precisione consente di fare “la cosa giusta, al momento giusto, al posto giusto” utilizzando macchine dotate di opportuni sistemi tecnologici per le operazioni di campo, tra cui particolare importanza assumono i dispositivi di guida satellitare

La concretizzazione del concetto di agricoltura di precisione richiede come requisito di base quello di far percorrere ai mezzi agricoli traiettorie predefinite. Per ottenere tale scopo, i conducenti devono controllare contemporaneamente sia le funzioni di lavoro delle attrezzature che la loro direzione di avanzamento. Tale incombenza richiede un elevato dispendio di energie psico-fisiche, particolarmente gravoso quando si devono distribuire input produttivi che spesso necessitano la percorrenza di traiettorie parallele ed equidistanti, al fine di limitare al minimo sovrapposizioni e porzioni di terreno e/o di coltura non trattate. La precisione di guida è necessaria soprattutto nel caso dei prodotti fitosanitari, specialmente quanto le dosi irrorate sono al limite dell’efficacia o, all’opposto, della tossicità. In tali situazioni operative, la guida manuale risulta fortemente condizionata dalle situazioni ambientali al momento dell’intervento: se la visibilità non è ottimale (per nebbia e/o lavorazioni in condizioni di oscurità), la precisione con la quale vengono seguite le traiettorie peggiora sensibilmente, in quanto risulta più difficile individuare gli eventuali punti di riferimento, soprattutto se posti a distanza elevata. Quindi, per quanto abile sia l’operatore, è impossibile con la sola guida manuale evitare sovrapposizioni tra una passata e l’altra, soprattutto se si impiegano operatrici ad elevata larghezza di lavoro.

Ipotizzando un soggetto esperto alla guida, nelle migliori condizioni il minimo grado di sovrapposizione è stimato intorno al 10%, con punte sino al 20-25% se si ha che fare con appezzamenti di piccole dimensioni e di forma irregolare. Ne conseguono: un aumento dei tempi di lavoro, l’incremento dei consumi di combustibile e uno spreco di prodotto distribuito, con pesanti ricadute sugli aspetti agronomici, ambientali ed economici a livello aziendale. è in questo contesto applicativo che si inseriscono con successo i sistemi di guida satellitare. Essi consentono di ottenere una maggiore precisione delle lavorazioni, un risparmio di tempo e di input (gasolio, prodotti fitosanitari, fertilizzanti, ecc.), un minore affaticamento dell’operatore e quindi un minor pericolo di incidenti, la possibilità di impiegare operatori tecnicamente preparati ma con limitata esperienza, anche per le lavorazioni più impegnative.

Ad oggi sono presenti sul mercato due diverse soluzioni, di crescente complessità tecnologica e prestazionale: la guida assistita e quella semi-automatica. La guida assistita agisce in modo passivo, giacché consente all’operatore di correggere la traiettoria del trattore o della macchina semovente agendo manualmente sul volante, seguendo le indicazioni fornite da un’interfaccia optoelettronica e/o da un’interfaccia grafica installata su un display di bordo. Il primo sistema consiste di norma in una barra a led: mediante l’accensione sequenziale dei vari diodi, viene segnalata all’operatore la correzione necessaria per mantenere il trattore lungo la traiettoria corretta. Il funzionamento prevede che il led centrale, di colore verde, rimanga acceso quando si rispetta la traiettoria predefinita (con una minima tolleranza); qualora il veicolo deviasse da essa, si illuminerebbero i led rossi di destra o sinistra in numero proporzionale all’entità dello scarto verificatosi. L’interfaccia grafica, al contrario, mostra all’operatore una rappresentazione virtuale della macchina e della traiettoria istantanea che essa sta percorrendo, agevolando così le correzioni di rotta sia lungo le passate che nelle fasi di svolta. In ogni caso, poiché la correzione di rotta viene fatta dall’operatore, non è consigliabile impiegare ricevitori satellitari ad elevata accuratezza (i riflessi e la manualità del trattorista non sono in grado di garantire una guida a tolleranza centimetrica, qualora venga utilizzato un sistema satellitare RTK). Pertanto, per questa tipologia di guida satellitare, sono sufficienti ricevitori satellitari a singola frequenza con correzione o EGNOS, o via satellite privato ad ottenere un errore di livello decimetrico.

La guida semi-automatica richiede invece un computer di bordo collegato di norma ad un ricevitore satellitare a doppia frequenza con correzione RTK, oltre che sensori e attuatori che consentono la correzione automatica della traiettoria, limitando l’intervento dell’operatore alle svolte di fine campo. In questo caso l’interfaccia è rappresentata da un display grafico touchscreen che facilita l’interazione con il sistema. In funzione del dispositivo utilizzato, la guida semi-automatica si differenzia in sistemi che pilotano il volante e viceversa dispositivi che intervengono direttamente sul circuito idraulico della sterzo. Nel primo caso, è presente un motore elettrico ad elevata coppia che agisce o direttamente sulla corona del volante mediante un piccolo pignone, oppure è collegato al piantone dello sterzo. In entrambi i casi, il dispositivo effettua in automatico le necessarie correzioni della traiettoria, ruotando il volante in vece dell’operatore, il quale dovrà solo effettuare la manovra di svolta a fine passata. Trattandosi di un piccolo attuatore elettrico, tale soluzione comporta il vantaggio di poter essere spostato ed installato in pochi minuti su più trattori.

Nel secondo caso, l’attuazione è dovuta ad un’elettrovalvola proporzionale inserita sul circuito idraulico dello sterzo e pilotata dal computer di bordo. Quest'ultimo, ricevendo i dati di posizione dal ricevitore satellitare, calcola lo scostamento rispetto alla traiettoria ideale e regola di conseguenza l’estensione del cilindro idraulico che comanda le ruote direttrici. Il risultato è una correzione di traiettoria immediata e molto efficace. Va ricordato, tuttavia, che l’inserimento di un’elettrovalvola after market sul circuito idraulico dello sterzo fa decadere l’omologazione del trattore per la circolazione su strada pubblica; quindi, per evitare sanzioni, sarà necessario o riomologare il mezzo oppure utilizzarlo solo all’interno del perimetro aziendale. Per ovviare a tale problema, sono sempre più numerose le case costruttrici di trattori che equipaggiano i nuovi modelli con un’elettrovalvola di serie. In ogni caso, entrambe le tipologie di guida semi-automatica bene si prestano per operazioni che richiedono un elevato livello di precisione, in modo da permettere al conducente di concentrarsi prevalentemente sul lavoro dell’operatrice, non avendo più l’incombenza di correggere continuamente la traiettoria di percorrenza.

Dato il più alto livello tecnologico e la necessità di ricevitori satellitari con correzione RTK, i sistemi di guida semi-automatica sono decisamente più costosi rispetto a quelli per la semplice guida assistita; tuttavia, la qualità del lavoro è nettamente superiore. Per agevolare la scelta del tipo di guida satellitare, è utile riferirsi alle varie configurazioni di ricevitori satellitari e di correzione della posizione, in funzione delle principali lavorazioni di campo. Una recente novità tecnica apparsa sul mercato permette di automatizzare anche la manovra di svolta, rendendo qualsiasi operazione ancora più precisa. In tal modo, ci si avvicina ad una guida in campo sostanzialmente automatica pur avendo sempre, anche per ragioni di sicurezza, l’operatore a bordo del mezzo, pronto ad intervenire in situazioni di emergenza. Va detto inoltre che i sistemi di guida semi-automatica non servono solo a condurre correttamente il mezzo agricolo lungo traiettorie predefinite, ma consentono di ottenere ulteriori vantaggi operativi. Ad esempio, l’utilizzo di un sistema a doppia antenna con correzione RTK permette di operare anche a bassissime velocità di lavoro (fino a soli 0,04 km/h) senza perdere in precisione di posizionamento.

Tale configurazione è ideale per effettuare trapianti a basse velocità o sarchiature a media e/o alta velocità, soprattutto in condizioni di elevata pendenza. Anche la regolazione automatica delle sezioni delle macchine per la distribuzione di prodotti fitosanitari e di fertilizzanti, utile soprattutto in capezzagna o nelle chiusure dei campi, ha come cuore tecnologico un sistema di guida semi-automatica che viene integrato, ovviamente, con adeguati sensori e attuatori presenti sulle attrezzature. Infine, la guida satellitare può concorrere alla più efficiente gestione aziendale, poiché per ogni operazione è possibile memorizzare sul computer di bordo data di esecuzione, durata, percorso effettuato, superficie lavorata, traiettorie di apertura di ogni singolo appezzamento, ecc., permettendo una corretta compilazione, seppur semplificata, del sistema informativo dell’azienda.