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Più organico grazie all'automazione agricola

Cento anni fa, la Germania era ancora considerata uno stato agricolo: il 38% della popolazione attiva era impiegata nell'agricoltura. Un contadino produceva cibo per nutrire una media di quattro persone. Oggi la situazione è completamente diversa: il due per cento della popolazione attiva è attiva nell'agricoltura e nutre in media 131 persone. Le cifre della Germania del 2010 riflettono il quadro generale dell'economia agricola nelle nazioni industrializzate. Questo è stato reso possibile soprattutto dal progresso tecnico nel settore agricolo.

I cambiamenti nel comportamento dei consumatori assicurano anche che la fine dell'automazione in agricoltura è ancora lontana. Il biologico è sulla bocca di tutti e i tassi di crescita annuale per gli alimenti biologici tra il 7 e il 10 % (in Germania) lo confermano. L'uso di erbicidi per il controllo chimico delle erbacce non rientra nel quadro verde, anche se la quantità verrebbe ridotta al minimo attraverso un uso ponderato. Allo stesso modo, il diserbo a mano non è un'alternativa per ragioni di costo e di tempo. Questo è quello che ha pensato la società francese Naïo Technologies, vicino a Tolosa, che ha iniziato a sviluppare un robot per il diserbo.

Due telecamere calibrate in una rete stereo assicurano l'esatta determinazione della posizione. Calibrato significa che entrambe le telecamere sono calibrate tra loro (intrinseco) e la rete stereo è calibrata sul mondo "reale" per mezzo di un vettore di traduzione e una matrice di rotazione (estrinseco). Se ora il sistema confronta i punti corrispondenti in due immagini stereo successive, può calcolare il cambiamento dell'asse Z per mezzo della triangolazione e ha così ottenuto l'informazione sul movimento. Per evitare di dover calcolare troppi dati, l'immagine viene divisa in rettangoli e ridotta a un piccolo numero di caratteristiche nell'immagine. Per garantire che il sistema rimanga robusto nonostante la "riduzione dell'informazione", l'algoritmo RANSAC viene utilizzato per pulire i valori misurati dai valori anomali.

Per l'orientamento tra le traiettorie delle piante, Naïo si basa su un algoritmo di corrispondenza stereo, che calcola una mappa di disparità per la coppia di telecamere. In combinazione con la corrispondenza stereo, il robot può determinare il percorso di viaggio ed evitare gli ostacoli. Entrambi i sistemi sono eseguiti a frequenze diverse, cioè il sistema di odometria a 15 fotogrammi al secondo, l'algoritmo di corrispondenza stereo a 5 fotogrammi al secondo. A partire dai due risultati, Naïo ricostruisce le mappe 3D che il robot tiene in memoria.

Nella scelta dei componenti hardware, Naïo ha optato per componenti embedded a risparmio energetico in combinazione con un sistema Linux compatto. Fin qui tutto bene, ma nella serie iniziale è diventato evidente che il driver Linux delle telecamere utilizzate aveva molti bug e che l'attivazione di entrambi i sensori contemporaneamente sembrava quasi impossibile. Di conseguenza, Naïo ha ricominciato a cercare una macchina fotografica adatta e l'ha trovata nel Telecamera a scheda USB 2.0 mvBlueFOX-MLC200w da MATRIX VISION. La telecamera è dotata di un sensore CMOS Aptina global shutter, che è predestinato per l'uso in esterni con diverse condizioni di luce grazie alla sua alta sensibilità.

Il passaggio alla telecamera MATRIX VISION ha dato i suoi frutti fin dall'inizio. Grazie al contatto diretto con lo sviluppo e il supporto e la rapida reazione ai bug scoperti, la telecamera ha potuto essere integrata più velocemente del previsto. L'attivazione sincrona di diverse telecamere della scheda mvBlueFOX MLC fa parte della funzionalità di base della telecamera e ha anche impressionato gli sviluppatori di Naïo, che hanno configurato rapidamente le telecamere grazie alla buona documentazione. Secondo gli sviluppatori, anche la possibilità di caricare le impostazioni di calibrazione del sistema completo nella memoria non volatile della rispettiva telecamera si è rivelata molto utile. Questo rende il sistema più robusto e c'è un doppio backup per la calibrazione.

Jean Inderchit, ingegnere di robotica presso Naïo Technologies

Il driver MATRIX VISION funziona in modo affidabile su tutte le piattaforme. Ciò significa che Naïo rimane flessibile in caso di futuri cambiamenti di piattaforma e può continuare a fare affidamento sulle telecamere MATRIX VISION.