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Innovazioni per la riduzione della manodopera agricola

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La diminuzione dell'offerta di manodopera agricola esercita una pressione sul settore agricolo affinché adotti nuove tecnologie per compiti difficili da automatizzare.

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La competitività dell'agricoltura statunitense, così come il benessere dei lavoratori agricoli e delle comunità in cui vivono, dipende da come noi, come società, ci adattiamo ad una nuova era di scarsità di manodopera agricola.

Tecnologie relativamente poco costose da sviluppare e adottare sono in uso commerciale da molti anni.

L'inasprimento dell'offerta di manodopera agricola oggi crea incentivi per sviluppare e adottare soluzioni più impegnative - e più costose - per il risparmio di manodopera.

Tecnologia in frutteto

I frutti degli alberi sono alcune delle colture più laboriose attualmente coltivate negli Stati Uniti, e solo per poche varietà sono all'orizzonte tecnologie praticabili per ridurre il fabbisogno di manodopera.

Quasi tutta la frutta e la verdura fresca di mercato sono raccolte a mano, creando una forte domanda di lavoro stagionale.

Gli attuali metodi di raccolta in massa, come lo scuotimento del tronco o della chioma, provocano danni inaccettabili alla frutta e non possono essere utilizzati selettivamente per raccogliere frutti che non maturano in modo uniforme.

Anche le operazioni di gestione del carico delle colture e delle chiome, come la potatura e il diradamento di fiori e frutta, sono anch'esse manuali e ad alta intensità di lavoro.

Queste attività richiedono una percezione avanzata e capacità di manipolazione abile e devono essere svolte in modo affidabile, veloce ed economico.

Per affrontare queste sfide, gli ingegneri del mondo accademico e dell'industria stanno sviluppando soluzioni robotiche "intelligenti" per alcuni dei compiti più impegnativi.

Comunemente, tali soluzioni devono essere combinate con i cambiamenti nelle cultivar e/o nelle pratiche orticole.

I costi iniziali dell'adozione della robotica sul campo saranno probabilmente elevati, e se i robot danneggiano i frutti, il valore del prodotto finale diminuirà.

Queste barriere impedirebbero l'adozione in mercati con salari bassi e un'offerta di manodopera elastica, ma se l'offerta di manodopera agricola continua a restringersi e i salari continuano ad aumentare, la robotica sarà un passo avanti fondamentale per mantenere le aziende agricole statunitensi competitive in un mercato globale.

Cosa c'è là fuori

Alcuni esempi di sistemi automatizzati intelligenti recentemente disponibili in commercio o in fase di sviluppo sono i diluenti automatici per lattuga, i sistemi integrati per la gestione delle erbe infestanti e le raccoglitrici robotizzate di mele (non ancora disponibili in commercio).

Il diradamento della lattuga è molto laborioso, e la maggior parte dei campi di lattuga in California erano diradate a mano, in genere utilizzando una zappa.

Diverse aziende hanno introdotto diluenti automatici per lattuga che utilizzano la visione artificiale e un sistema di spruzzatura per rimuovere le piante indesiderate.

Mosqueda et al. (2017) hanno testato quattro diluenti automatici e hanno riferito che, in media, sono state necessarie 2,03 ore/persona e 7,31 ore/persona per ettaro per assottigliare i lotti di lattuga con e senza la macchina, rispettivamente.

I rispettivi costi del lavoro sono stati stimati in 43,40 dollari e 112,70 dollari per acro, il che rappresenta un aumento dei salari degli operatori di macchinari.

I sistemi di gestione integrata delle erbe infestanti (IWM) sono essenziali per i broccoli e la lattuga.

Una parte centrale dell'IWM è la rimozione fisica delle erbacce. Attualmente, questa rimozione viene effettuata con coltivatori standard che eliminano le erbacce tra le file, seguiti da una laboriosa diserbo manuale all'interno delle file.

Il costo del diserbo manuale varia da $250 a $450 per ettaro.

Recentemente, sono stati commercializzati coltivatori robotizzati per meccanizzare la sarchiatura intrafila.

Questi utilizzano la computer vision per distinguere le piante coltivate dalle erbe infestanti e attivano lame ad alta velocità per distruggere selettivamente le erbe infestanti.

Lati et al. (2016) hanno valutato un coltivatore robotizzato e hanno riferito che ha rimosso il 18%-41% di erbacce in più con densità di erbe infestanti da moderata ad alta e ha ridotto i tempi di diserbo manuale del 20%-45% rispetto al coltivatore standard.

Altre partenze

Altri sistemi robotici innovativi in fase di sviluppo da parte delle società di start-up sono in fase precommerciale.

Ad esempio, è in fase di sviluppo un robot per la raccolta delle mele che utilizza la computer vision per localizzare i frutti e una ventosa a vuoto su un braccio robotizzato per raccoglierli.

I suoi sviluppatori hanno testato il robot su alberi a V-trellised diradato a singoli frutti all'interno dello spazio di lavoro del robot e potato a circa 25 cm di larghezza.

Hanno riferito di aver raccolto una mela al secondo con un braccio di un robot. Dato che un operatore tipico su una piattaforma di frutteto raccoglie circa 1 mela ogni 1,5 secondi, il braccio robotizzato potrebbe sostituire 1,5 raccoglitrici e le mietitrebbie multifarm potrebbero sostituire piccole squadre di raccoglitrici.

Nuove innovazioni, nuove competenze. Non solo la domanda di manodopera diminuirà in risposta ai miglioramenti tecnologici, ma cambieranno anche le competenze richieste in azienda.

I lavoratori agricoli comprenderanno sempre più spesso meccanici e ingegneri. Il nostro sistema educativo - comprese le scuole superiori, i collegi comunitari e le università - dovrà preparare una generazione di lavoratori con le competenze per gestire le nuove tecnologie colturali.

Le risorse informative, compreso l'Internet ad alta velocità, dovranno raggiungere i campi.

Invece di importare lavoratori agricoli poco qualificati, gli Stati Uniti potrebbero importare ingegneri agricoli dal Messico, dove le università producono attualmente il doppio di ingegneri pro capite rispetto alle università statunitensi.

Salari più alti

Le nuove tecnologie rendono i lavoratori agricoli più produttivi, consentendo agli agricoltori di pagare salari più elevati a una manodopera più piccola.

L'aumento dei salari può andare a beneficio dei lavoratori agricoli e delle comunità in cui vivono, ma solo se i lavoratori hanno le competenze richieste dalle nuove tecnologie e se i lavoratori meno qualificati possono spostare il loro lavoro da colture e mansioni appena meccanizzate ad altre più difficili da meccanizzare.