Prof. Massimo Lazzari
IMPIANTI E STRUTTURE
Corso di Laurea in PAAS
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LA MUNGITURA ROBOTIZZATA
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I generazione 1984
2004
II generazione 1992
III generazione
2002
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LE MOTIVAZIONI:
• ripetitività delle operazioni di mungitura;
• operazioni da eseguirsi in giorni e orari
asociali;
• ambiente ergonomicamente non favorevole;
scarsa reperibilità degli operatori
aleatorietà degli addetti e livello
professionale sempre più scadente
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Automazione Integrale
In un sistema robotizzato non è prevista
la presenza dell’uomo
al quale è demandato anche il controllo degli
animali
necessità di un sistema in grado di controllare
automaticamente, e in continuo, gli animali
Biosensing
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Fiolosofia complessiva AMS
Raccolta Dati
(Produzione, Alimentazione, Attività,
Conducibilità latte, Temperatura, …)
Elaborazione
Dati
Interventi Mirati:
Inseminazioni
Alimentazione
Cure
...
Output
Analisi e Pianificazione
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Self milking
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DIFFUSIONE
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Box Automatizzato
• SINGOLO: Lely+ Merlin , Alfa Laval, Gasoignes
Melotte, Insentec
• PLURIMO: Leonardo, Gascoignes Melotte , Insentec
REQUISITI:
• ADATTAMENTO DIMENSIONI VACCA
• VINCOLAMENTO ANIMALI
• CONFORT
Difficoltà tecnologiche: medie, risolte
sviluppi tecnologici: semplici miglioramenti
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Tabella 6.1 Caratteristiche dei box dei diversi sistemi commercializzati (2004)
Caratteristica
Autoalimentatore
Adattamento
lunghezza box
Posizionamento
arti posteriori
Monitoraggio
posizione della
bovina
sì
LelyAstronaut
Fulwood
Merlin
sì
sì
no
sì
si
no
sì
no
no
no
sì
no
sì
no
no
sì
Prolion-AMS
Gascoignes
Zenith
Westfalia
Leonardo
De Laval
VMS
Insentec
Galaxy
sì
si
sì
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BRACCIO ROBOTIZZATO
MANIPOLAZIONE
CONTEMPORANEA DEI 4
PRENDICAPEZZOLI – (end
effector)
(Prolion - Lely)
Difficoltà tecnologiche: minori
sviluppi tecnologici: maggiore velocità di attacco, minori
problemi di gestione dei tubi lunghi del latte
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BRACCIO ROBOTIZZATO
PRELIEVO DA UN
“MAGAZZINO UTENSILI”
ESTERNO E
MANIPOLAZIONE
SINGOLO
PRENDICAPEZZOLO
(LEONARDO, Alfa Laval,
Insentec)
Difficoltà tecnologiche: intrinsecamente elevate, ma risolte.
sviluppi tecnologici: di pari passo con l’automazione
industriale: probabili incrementi nella velocità di
azionamento e nella comunicazione con il sistema di
controllo centrale
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Attacco in stretta successione
da un unico porta prendicapezzoli
Attacco individuale da un
magazzino utensili esterno
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)
Caratteristiche dei bracci robotizzati
degli AMS in commercio
Caratteristica
Coordinate Robot
Tipologia Robot
Sistema di Attacco
N° Postazioni
Prolion-AMS
Gascoignes
Zenith
Lely-Astronaut
Fulwood
Merlin
De Laval
VMS
Westfalia
Leonardo
Cilindriche
Sferiche
Sferiche
Cartesiane
Sferiche
Ad hoc
Ad hoc
Ad hoc
Standard
Standard
Magazzino
Prendicapezzoli
Magazzino
Prendicapezzoli
Magazzino
Prendicapezzoli
Monopostazione Monopostazione
Multipostazione
(1-4)
Multipostazione
(1-4)
end effector
automatizzato
Multipostazione
(1-4)
end effector
automatizzato
Insentec
Galaxy
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LOCALIZZAZIONE DEI CAPEZZOLI
Avvicinamento Grossolano:
• MEMORIZAZZIONE COORDINATE
• SENSORI TATTILI
• Sistemi per la Localizzazione Fine:
• DIVERSE MODALITA’ OPERATIVE
Localizzazione Fine
•
•
•
•
A MATRICE OTTICA
ULTRASUONI
LASER
Laser + telecamera
Difficoltà tecnologiche del sottosistema: elevate, ma oggi superate
sviluppi tecnologici: incrementali
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LOCALIZAZZIONE FINE DEI CAPEZZOLI
ultrasuoni
Matrice ottica
Laser + telecamera
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Tabella 6.3 Caratteristiche dei diversi sistemi sensoristici per l’individuazione della posizione dei
capezzoli
Sensori
Sistema
Funzionamento
Impiegati
Il sensore a ultrasuoni rotante, montato sull’endeffector del robot, si posiziona al centro della
Ultrasuoni di
mammella definendo la mappa dei 4 capezzoli.
cui uno rotante,
Prolion AMS
L’attacco viene effettuato conoscendo questa
Gascoigne Zenith altri due a
mappa e sotto il controllo dei due sensori a
triangolazione
triangolazione che seguono eventuali movimenti
della mammella
Due emettitori laser, montati su due piani
diversi, proiettano due fasci luminosi che,
Laser +
intercettando i capezzoli, consentono alla
De LavaI VMS
Telecamera
telecamera di individuarne la posizione. La
preventiva memorizzazione delle coordinate dei
capezzoli consente di limitare l’area dì indagine.
Il sensore laser, montato sull’end effector del
Scanner Laser robot, oscillando individua la posizione dei
LelyAstronaut
+ Sensore
capezzoli. Un sensore tattile, a contatto dei
Fulwood Merlin
tattile
posteriori della vacca, ne rileva eventuali
spostamenti
Tre sensori a ultrasuoni posti sul box controllano
la posizione dell’animale che è del tutto libero.
Grazie alla memorizzazione delle coordinate, e a
Ultrasuoni +
una verifica effettuata da un ulteriore sensore a
Westfalia
Matrice ottica ultrasuoni situato sull’end-effector l’attacco
Leonardo**
viene effettuato sotto il controllo finale di un
sensore a matrice ottica posto sopra
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l’imboccatura della guaina
* I sistemi in oggetto hanno smesso di essere commercializzati
Impiantistica
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IL LAVAGGIO DEI CAPEZZOLI
è operazione fondamentale,
unitamente alla disinfezione delle guaine
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IL LAVAGGIO DEI
CAPEZZOLI
Azienda (nazione): robot di mungitura
Sistema di pulizia capezzoli
DeLaval (SE): Voluntary Milking System Prendicapezzolo separato: applicazione di acqua
(VMS)
calda e vuoto, premungitura contemporanea alla
pulizia, asciugatura con aria calda, separazione
dell’acqua di lavaggio e dei primi getti di latte.
Insetec (NL): Galaxy
Prendicapezzolo separato: simile al precedente,
esecuzione della premungitura dopo aver
asciugato il capezzolo e separazione dell’acqua
di lavaggio e dei primi getti di latte
Lely Industries (NL): Astronaut;
Dispositivo con due spazzole controrotanti
Fullwood (UK): Merlin
bagnate
Gaiscoigne Melotte (NL): Zenith
Predicapezzolo usato per la mungitura:
immissione di acqua, applicazione di un’elevata
frequenza di pulsazioni, separazione dell’acqua
di lavaggio e dei primi getti di latte
Post dipping sempre presente
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LAVAGGIO IMPIANTO
21
Robot di mungitura e
qualità del latte
La maggior parte dei robot installati
NON HA PORTATO
ad un miglioramento significativo della
qualità del latte
E’ necessaria una maggiore conoscenza
sulla gestione dei nuovi sistemi da
parte di tecnici e allevatori
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I ROBOT DI MUNGITURA IN
COMMERCIO
LE CARATTERISTICHE FONDAMENTALI
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I ROBOT DI
MUNGITURA IN
COMMERCIO
LE CARATTERISTICHE FONDAMENTALI
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I ROBOT DI
MUNGITURA IN
COMMERCIO
LE CARATTERISTICHE FONDAMENTALI
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LE PRESTAZIONI
• Tempo di funzionamento: 22-23 h/gg
• Durata della singola mungitura: circa 78 min (compresi i tempi morti in/out)
• N.° mungiture giornaliere: 150-180 (120150 nei multipostazione)
• N° medio di mungiture / capo gg: 2,5 – 3
• Latte munto: 1,8-2,5 t/giorno (1,5-2,2
nei multipostazione)
• N° di lavaggi / giorno: 3 – 4
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LE PRESTAZIONI
Numero di capi dominabili da un sistema monopostazione:
55-65
Numero di capi dominabili da un sistema multipostazione a due
postazioni:
• Tandem: 90-100
• Speculare: 100-120
•A 4 postazioni tandem
•130-140
Prezzo: 125-150 kEuro
(monopostazione)
possibilità intrinseca di scendere
intorno 80 KEuro
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Lay-Out di Stalla
Per poter inserire in stalla un robot di
mungitura sono necessari alcuni adattamenti
che costituiscono il cosiddetto
“LAY-OUT”
della stalla automatizzata e che può essere più
o meno rigido e vincolante per le bovine.
Obbligatoria la stabulazione libera su cuccette
28
29
Lay-Out di Stalla
30
costi
analisi costi mungitura in sala
80
costi [Euro/t]
70
ctl
ctl fissi
ctl variabili
+ 20% costo sala
- 20% costo sala
+ 20% costo sala
- 20% costo sala
60
50
40
30
20
10
0
0
100
200
capi in lattazione [-]
300
31
costi
costi [Euro/t]
analisi costi mungitura robot
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
ctl totali
ctl fissi
ctl variabili
1
1,5
2
2,5
3
produzione giornaliera robot [t/giorno]
32
costi
produzione standard su
305 gg (t/capo)
produttività delle bovine munte da robot per
ottenere 2,5 t/giorno
16
15
14
13
12
11
10
9
8
50
60
70
80
numero capi munti giornalmente
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Analisi multicriteriale
• convenienza economica solo per mandrie molto produttive
e se comparato con le sale di mungitura con costo di
investimento più elevato
• modo differente di lavorare richiesto all’imprenditore o,
comunque, al direttore dell’allevamento;
• il minor impiego di manodopera di bassa qualificazione,
con conseguente diminuzione dei problemi organizzativi e,
non da ultimo, della conflittualità aziendale;
• il prestigio sociale;
• la voglia di innovazione
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Conclusioni
Sotto il profilo tecnico: è necessaria una ulteriore
semplificazione delle soluzioni sia
meccaniche, sia elettroniche al fine di raggiungere:
•una maggiore affidabilità del sistema;
•un minor costo, o prezzo delle macchine e costi di
gestione;
•un più facile approccio da parte degli addetti agricoli
Sotto il profilo sociale: occorre preparare una nuova
generazione di imprenditori e/o tecnici in grado di gestire
le nuove tecnologie dell’automazione. In tutti casi,
l’introduzione di queste consentirà di ridurre il gap tecnicoculturale del mondo agricolo rispetto agli altri settori.
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