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IMPIANTI E STRUTTURE

Corso di Laurea in PAAS

Prof. Massimo Lazzari

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LA MUNGITURA ROBOTIZZATA

(.wav)

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I generazione 1984 II generazione 1992

III generazione2004 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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Raccolta Dati(Produzione, Alimentazione, Attività, Conducibilità latte, Temperatura, …)

Analisi e Pianificazione

ElaborazioneDati

Output

Interventi Mirati:InseminazioniAlimentazione

Cure...

Fiolosofia complessiva AMS

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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 , InsentecREQUISITI:

• 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 Prolion-AMS Gascoignes

Zenith

Lely-Astronaut Fulwood Merlin

De Laval VMS

Insentec Galaxy

Westfalia Leonardo

Autoalimentatore sì sì sì si sì Adattamento lunghezza box sì no sì

si no

Posizionamento arti posteriori sì no no

no sì

Monitoraggio posizione della bovina no sì no

no sì

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BRACCIO ROBOTIZZATOMANIPOLAZIONE 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 ROBOTIZZATOPRELIEVO 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 Attacco individuale da un da un unico porta prendicapezzoli magazzino utensili esterno

Caratteristiche dei bracci robotizzati degli AMS in commercio

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CaratteristicaProlion-AMSGascoignes

Zenith

Lely-AstronautFulwood Merlin

De LavalVMS

WestfaliaLeonardo

InsentecGalaxy

Coordinate Robot Cilindriche Sferiche Sferiche Cartesiane Sferiche

Tipologia Robot Ad hoc Ad hoc Ad hoc Standard Standard

Sistema di Attaccoend effector

automatizzatoend effector

automatizzato

Magazzino Prendicapezzoli

Magazzino Prendicapezzoli

Magazzino Prendicapezzoli

N° PostazioniMultipostazione

(1-4)Monopostazione

Monopostazione

Multipostazione (1-4)

Multipostazione (1-4)

)

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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

Sistema Sensori

Impiegati Funzionamento

Prolion AMS Gascoigne Zenith

Ultrasuoni di cui uno rotante, altri due a triangolazione

Il sensore a ultrasuoni rotante, montato sull’end-effector del robot, si posiziona al centro della mammella definendo la mappa dei 4 capezzoli. L’attacco viene effettuato conoscendo questa mappa e sotto il controllo dei due sensori a triangolazione che seguono eventuali movimenti della mammella

De LavaI VMS Laser + Telecamera

Due emettitori laser, montati su due piani diversi, proiettano due fasci luminosi che, intercettando i capezzoli, consentono alla telecamera di individuarne la posizione. La preventiva memorizzazione delle coordinate dei capezzoli consente di limitare l’area dì indagine.

LelyAstronaut Fulwood Merlin

Scanner Laser + Sensore tattile

Il sensore laser, montato sull’end effector del robot, oscillando individua la posizione dei capezzoli. Un sensore tattile, a contatto dei posteriori della vacca, ne rileva eventuali spostamenti

Westfalia Leonardo**

Ultrasuoni + Matrice ottica

Tre sensori a ultrasuoni posti sul box controllano la posizione dell’animale che è del tutto libero. Grazie alla memorizzazione delle coordinate, e a una verifica effettuata da un ulteriore sensore a ultrasuoni situato sull’end-effector l’attacco viene effettuato sotto il controllo finale di un sensore a matrice ottica posto sopra 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

IL LAVAGGIO DEI CAPEZZOLI

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Azienda (nazione): robot di mungitura Sistema di pulizia capezzoli DeLaval (SE): Voluntary Milking System (VMS)

Prendicapezzolo separato: applicazione di acqua 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; Fullwood (UK): Merlin

Dispositivo con due spazzole controrotanti 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

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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

COMMERCIOLE CARATTERISTICHE FONDAMENTALI

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I ROBOT DI MUNGITURA IN

COMMERCIOLE CARATTERISTICHE FONDAMENTALI

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• Tempo di funzionamento: 22-23 h/gg• Durata della singola mungitura: circa

7-8 min (compresi i tempi morti in/out)

• N.° mungiture giornaliere: 150-180 (120-150 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

LE PRESTAZIONI

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LE PRESTAZIONINumero 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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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

Lay-Out di Stalla

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30

Lay-Out di Stalla

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analisi costi mungitura in sala

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 100 200 300

capi in lattazione [-]

co

sti

[E

uro

/t]

ctl

ctl fissi

ctl variabili

+ 20% costo sala

- 20% costo sala

+ 20% costo sala

- 20% costo sala

costi

costi

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analisi costi mungitura robot

0102030405060708090

1 1,5 2 2,5 3

produzione giornaliera robot [t/giorno]

co

sti

[E

uro

/t]

ctl totalictl fissictl variabili

costi

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produttività delle bovine munte da robot per ottenere 2,5 t/giorno

89

10111213141516

50 60 70 80

numero capi munti giornalmente

pro

du

zio

ne

stan

dar

d s

u

305

gg

(t/

cap

o)

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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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 tecnico-culturale del mondo agricolo rispetto agli altri settori.

Conclusioni