Fermier robotique

Des scientifiques danois développent un robot agricole pour identifier et éliminer les mauvaises herbes. Bien que cela puisse sembler une tâche relativement facile, cela nécessite en réalité beaucoup d'intelligence artificielle pour sélectionner les mauvaises herbes parmi les cultures. Le robot en est encore aux premiers stades de développement, mais les chercheurs espèrent qu'il permettra à terme de réduire la quantité d'herbicides utilisés par les agriculteurs et donc de réduire les coûts.

Désherbeur robotique : Le désherbage est peut-être relativement facile pour les humains, mais il présente un ensemble intéressant de défis pour les roboticiens. Même la navigation dans les rangées de cultures peut être délicate pour un robot. Les chercheurs espèrent équiper Hortibot (ci-dessus) d'un système d'identification des plantes basé sur les motifs foliaires afin qu'il puisse pulvériser sélectivement les mauvaises herbes avec un herbicide.

Appelé Hortibot, le robot semi-autonome est une plate-forme de navigation conçue pour être équipée de différents outils agricoles afin d'éliminer mécaniquement les mauvaises herbes ou de les pulvériser avec précision avec un herbicide. Le but initial était de construire un robot simple à utiliser et pouvant être actionné par un ouvrier non qualifié, explique Rasmus Jørgensen , agronome à l'Institut d'ingénierie agricole de l'Université d'Aarhus, à Horsens, au Danemark.

Actuellement, les agriculteurs ont tendance à lutter contre les mauvaises herbes en pulvérisant des champs entiers ou en utilisant des travailleurs manuels pour éliminer physiquement les mauvaises herbes à la main. Mais ces approches ont leurs problèmes, dit Jørgensen.

Bien que la main-d'œuvre puisse être bon marché, le coût de la formation des travailleurs peut augmenter. Le roulement élevé des travailleurs peu qualifiés dans l'agriculture signifie que les agriculteurs doivent souvent payer pour former jusqu'à un tiers de leur main-d'œuvre chaque année.

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• Regardez l'Hortibot en action.

La pulvérisation inconsidérée d'herbicides a un impact sur l'environnement, est un gaspillage et augmente le coût de l'agriculture. Et les herbicides sont normalement pulvérisés à l'aide de véhicules lourds tels que des tracteurs, qui à leur tour provoquent le compactage du sol. Si le sol est trop compact, les racines ne peuvent pas le pénétrer et l'eau ne peut pas y pénétrer, explique Jørgensen. Un seul tracteur et sa charge peuvent peser suffisamment pour compacter le sol jusqu'à un demi-mètre, dit-il.

L'objectif avec Hortibot est de répondre à ces problématiques en permettant à un robot léger d'effectuer les mêmes tâches sous la supervision d'un seul ouvrier peu formé. Pesant à peine 245 kilogrammes, soit environ un quarantième de celui d'un tracteur, le robot est basé sur une structure modifiée d'une tondeuse de talus télécommandée disponible dans le commerce appelée Araignée .

D'une hauteur d'un mètre et d'environ un mètre et demi de large et de long, l'Hortibot à quatre roues est équipé d'une caméra orientée vers le bas. Cela permet au robot de naviguer de manière autonome entre plusieurs rangées de cultures sans les endommager et sans utiliser de technologie de positionnement global. Certaines machines agricoles utilisent désormais le GPS, mais il peut ne pas être fiable car il dépend de la résolution et de la précision des cartes, explique Jørgensen.

L'utilisation d'une approche basée sur la vision garantit que le robot couvre le champ avec plus de précision, tournant lorsqu'il atteint le bord d'un champ pour continuer à se frayer un chemin à travers l'ensemble de la parcelle. L'opérateur humain est là pour le guider jusqu'au champ et l'arrêter si des obstacles se présentent. Avec moins d'une heure de formation et à l'aide d'un simple manche de commande, tout le monde peut l'utiliser, explique Jørgensen.

Lors d'un récent Field Robot Event, organisé à Wageningen, aux Pays-Bas, Hortibot a pu suivre les sillons et tourner de manière autonome dans la direction appropriée lorsqu'il a atteint le bord des rangs de culture. Alors que certains des autres robots étaient capables de suivre les lignes de coupe, ils étaient incapables de tourner. Nous avons montré que [Hortibot] est facile à travailler et peut effectuer des virages sans trop de planification, explique Jørgensen.

L'équipe Hortibot envisage maintenant d'équiper le robot d'outils modulaires pour une pulvérisation de précision et un désherbage mécanique. L'objectif ici est d'abord d'identifier les mauvaises herbes, puis de les pulvériser individuellement sans toucher les cultures ou de les éliminer sans endommager les cultures voisines.

Ces dernières années, l'utilisation de désherbeurs mécaniques intra-rang a suscité un intérêt croissant en raison des préoccupations concernant la dégradation de l'environnement et la demande croissante d'aliments produits de manière biologique, explique Athanasios Dedousis, un ingénieur agronome qui a développé un tel système à Université de Cranfield , au Royaume-Uni.

Mais faire fonctionner tout cela sera probablement un énorme défi, dit Chris Melhuish , directeur de la Laboratoire de robotique de Bristol , au Royaume-Uni. Obtenir une machine pour faire cela est extrêmement difficile, dit-il.

Jørgensen est d'accord. Il y a eu beaucoup de recherches utilisant l'analyse hyperspectrale pour essayer d'identifier les signatures uniques de différentes plantes en fonction des fréquences de lumière qu'elles absorbent, dit-il, mais il s'avère que leur absorption dépend beaucoup de la santé nutritionnelle de la plante.

Le laboratoire de Jørgensen adopte donc une approche différente. Nous utilisons l'analyse de forme, dit-il. En analysant la proximité, l'orientation et la position des feuilles les unes par rapport aux autres, il est possible de distinguer les mauvaises herbes des plantes cultivées. Des difficultés surviennent lorsque les feuilles de différentes plantes se chevauchent ou s'obscurcissent, mais Jørgensen pense que c'est une approche qui finira par s'avérer plus fiable que l'analyse spectrale.

De même, l'enlèvement mécanique des plantes est loin d'être simple, explique Dedousis. Les rangs de culture ne sont pas toujours droits et les plants ne sont pas également espacés. Et parce que certaines zones peuvent avoir des niveaux élevés d'infestation de mauvaises herbes, les mécanismes d'élimination des mauvaises herbes doivent être précis jusqu'à environ 50 millimètres, explique Dedousis.

Mais le défi important se résumera probablement à l'économie, dit Melhuish. Pour le moment, il n'y a aucun moyen que [le robot] soit rentable, dit-il. Le coût estimé d'Hortibot est d'environ 55 000 $. Avec des travailleurs migrants en Europe et aux États-Unis prêts à travailler pour de bas salaires, il est difficile de voir comment le robot pourrait rivaliser, dit-il.

Le coût d'Hortibot pourrait être compensé par sa productivité, explique Dedousis. Le désherbage est un travail répétitif. Les robots peuvent le faire 24 heures sur 24 et dans toutes les conditions météorologiques. Pour les agriculteurs biologiques, cela pourrait être une véritable aubaine. Hortibot est la voie vers l'avenir, dit Dedousis. Mais il prédit qu'il faudra quelques années avant qu'il ne soit prêt pour l'agriculture commerciale.

En effet, Jørgensen dit qu'avant que le robot puisse être commercialisé, certaines refontes fondamentales sont nécessaires. Ceux-ci incluent l'augmentation de l'écartement des roues pour permettre à Hortibot de couvrir plus de rangées de cultures à chaque balayage et l'augmentation du dégagement pour rendre le robot adapté à une large gamme de cultures.

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