Les robots sont dans le pré

Dans notre numéro 24 qui vient de sortir en kiosque, l’agriculture est à l’honneur avec un dossier complet consacré à la robotique au sein des exploitations fermière. Dans ce numéro, vous allez découvrir à quel point l’outillage traditionnel peut  être automatisé et comment cela va bouleverser la culture et l’élevage. En effet, les robots fermier sont déjà nombreux. Par exemple dans une étable il est déjà possible d’installer un robot de traite comme le Rds Futureline, un autre quidistribue les blocs d’ensilageet encore un qui pousse le fourrage aux animaux. Du côté des champs, on trouvera certainement bientôt une armée de robots infatigable qui piqueront le travail de saisonnier venu pour la cueillette et autres vendange. L’Agrobot en est un excellent exemple puisqu’il est capable de ramasser les fraises tandis que le VIN sa balade dans les vignes pour se charger de manière autonome du liage, de l’épamprage et l’ébourgeonnage, du relevé de maladie, du comptage… Au milieu de ces robots on retrouvera également des objets intelligent comme le Lettuce Bot qui utilise des caméras et un logiciel de reconnaissance visuelle pour identifier les plants de laitue qu’il faut éliminer avec un peu d’engrais concentré qui tue les plants non désirés tout en enrichissant le sol. A cette armada de robots roulant, on peu rajouter les drones volant capable de faire une analyse géologique des sol, pour repérer les zones qui ont besoin d’être arrosées.

Cher lecteurs, si cette introduction à éveillée votre curiosité, je vous invite à vous plonger dans la lecture de notre numéro de novembre/décembre qui vous fera faire un bon dans l’air de l’ “Agrobotic”. En attendant, d’avoir le nouvel exemplaire de votre revue favorite entre les mains, voici un article sur la robotique agricole signé Josèphe Ghenzer qui sert de prologue à notre N°24.

Le numéro spécial robotique agricole de Planète Robots est visible dans la présentation vidéo d’Hervé Pillaud, président du salon Tech’Elevage, sur Agri85.tv (à partir de 0:28).

Ageekulteur du mois : Hervé Pillaud par infagri85

Oz, le Magicien de l’agrobotique

De nos jours, bon nombre d’agriculteurs sont de plus en plus souvent confrontés à une pénurie de main d’œuvre ainsi qu’à une augmentation fréquente de leurs coûts de production. C’est pourquoi, il est devenu vital pour eux de trouver des solutions alternatives leur permettant de pallier à ces problèmes mais aussi de pouvoir réduire l’utilisation de produits chimiques.

La robotique au service de l’agriculture

C’est en 2011 que quatre amis ingénieurs (Gaëtan Séverac, Aymeric Barthes, Vincent Bouchet et François Labat), tous diplômés de la même promotion de l’IMERIR (Institut Méditerranéen d’Etude et de Recherche en Informatique et Robotique) de Perpignan, ont décidé de créer leur start-up, baptisée «Naïo Technologies».
Soutenue par l’Incubateur Midi-Pyrénées et différents partenaires, leur société qui cible le maraîchage biologique n’utilisant pas de désherbant chimique, a pour but de pallier aux différents problèmes rencontrés par certains agriculteurs en concevant et développant des outils innovants en agrobotique afin de leur permettre d’améliorer à la fois la productivité de leurs exploitations et la qualité de leurs productions mais aussi de tendre vers une agriculture durable, raisonnée et respectueuse de l’environnement.
L’activité de Naïo Technologies couvre différents domaines : les robots de services autonomes (entretien des cultures, récolte…), la gestion assistée des intrants (eau, engrais, pesticides…), la collecte de données pour le monitoring d’exploitation et l’aide à la décision, la modernisation des outils existants (ajout d’actionneurs, de capteurs et d’intelligence artificielle embarquée) ainsi que l’amélioration des procédés de recherches en laboratoires (création d’outils spéciaux, acquisition de données in-situ).
Après plusieurs années de recherches et avoir effectué de nombreux tests sur le terrain, Naïo Technologies a réussi à mettre au point un robot autonome, baptisé «Oz», dont la fonction principale est le désherbage mécanique inter-rangs par binage des exploitations maraîchères, l’objectif étant de travailler la terre en surface pour éliminer les mauvaises herbes tant qu’elles sont encore jeunes et avant qu’elles n’aient pris racine.

Ses principales caractéristiques

Oz est constitué d’une plate-forme mobile électrique à 4 roues motrices qui est équipée d’un outil de binage et d’un emplacement pour le transport de charges. Grâce à sa petite taille (40 cm l x 70 cm L x 60 cm H) et à sa garde au sol de 10 cm, il peut utiliser des outils d’une largeur de travail de 40 à 60 cm et fonctionner dans des allées allant de 50 cm à 1,20 m de large au maximum (pour les allées de plus de 60 cm, il effectuera alors plusieurs passages pour les désherber totalement). Il s’adapte donc aussi bien au travail dans des petites exploitations que dans celles de taille moyenne.
Pour l’instant, la plateforme mobile est équipée d’un support standard à outils, grâce auquel le robot peut utiliser plusieurs types d’outils de désherbage mécanique. Son outil de binage peut alors être adapté à la nature du sol (soc de binage, multi-socs, herse étrille, bineuse à doigts en caoutchouc souples…) ainsi qu’aux différents travaux à effectuer. Sa puissance totale, répartie sur ses 4 roues motrices, est de 500 W ce qui lui permet aussi bien de travailler la terre en surface, de transporter une charge de 40 kg que de tracter une remorque de 100 kg.
Son autonomie de travail non-stop est de 4 à 5 h, selon la consistance du sol sur lequel il se déplace, ce qui lui laisse largement le temps de désherber et d’aérer le sol sur 1/4 d’hectare tout en consommant moins d’1€ à l’hectare. Il fonctionne en utilisant l’énergie électrique stockée dans ses batteries (3 tensions d’alimentation sont disponibles : 5, 12 et 24 V) et lorsqu’elles sont vides, il rejoint alors automatiquement sa base de rechargement alimentée par des panneaux solaires. Son temps de chargement pour retrouver 100 % de ses capacités est de 5 h. Toutefois pour augmenter la durée de vie de ses batteries, il est conseillé de l’utiliser par cycles de 2 h de travail, suivies de 2 h de charge, elles disposeront alors de plus de 900 cycles de vie.
Pour se déplacer de façon autonome et pouvoir fonctionner en extérieur (plein champ) aussi bien que sous serre, il n’a pas besoin de GPS. Il se sert à la fois des informations de proxy-mètres électroniques qui mesurent la distance le séparant d’un obstacle et de l’analyse des images qui lui sont fournies par sa caméra miniature ce qui lui permet de se repérer dans des allées feuillues d’au moins 10 cm de haut, de faire demi-tour une fois arrivé en bout de rangée (grâce à une centrale inertielle et une roue codée qui calcule le nombre de tours), d’éviter les obstacles, de retrouver tout seul sa base de rechargement ou encore de suivre des personnes.
Par ailleurs, une télécommande permet également à son utilisateur de choisir parmi des programmes de fonctionnement préenregistrés (parcourir une seule allée ou toute la parcelle, suivre une personne…), de l’arrêter à distance ou bien d’en prendre le contrôle manuel pour le guider là où il le souhaite (pour le faire changer de parcelle ou pour le faire monter dans un véhicule). De plus dans la mesure où il avance à la vitesse de 0,4 m/s, il peut être utilisé régulièrement sans risque de provoquer un tassement du sol.
En outre, en plus de ses 11 capteurs à infrarouge, placés à l’avant et sur ses côtés, qui l’informent des distances grâce à l’informatique embarquée et lui permettent de détecter et d’éviter les obstacles, Oz est équipé d’un coupe-circuit par contact (comme sur les portails électriques) et d’un bouton d’arrêt d’urgence ce qui rend son utilisation parfaitement sûre.
Oz dispose d’une distribution Arch Linux sur carte Odroide (ARM, 1,4 GHz, 4 Cœurs) et de diverses librairies de contrôle fournies en C++ (contrôle des déplacements, sécurité bas niveau, acquisition capteurs, communication GSM…). Quant à son matériel de navigation, il est entièrement configurable selon les besoins avec support de fixation à l’avant et sur le dessus (centrale IMU, caméra, capteur Kinect, banc stéréo, LIDAR, GPS, GSM…).

De nombreux avantages
Oz présente de nombreux avantages. Le fait de pouvoir l’utiliser régulièrement permet aux maraîchers de gagner du temps (15 à 20%) et d’avoir un sol toujours parfaitement biné tout en réduisant les effets d’évaporation de l’eau. Grâce à sa petite taille, il ne casse pas la structure du sol ce qui évite le tassement provoqué habituellement par le passage des tracteurs traditionnels ou la répétition des pas de l’homme. Comme sa progression entre les rangées est lente, il peut passer bien plus près des cultures sans risque de les endommager.
En diminuant le besoin de désherbage manuel et grâce à sa fonction d’assistance à la récolte (suivi automatique de personne et transport de cagettes de légumes), il réduit singulièrement la pénibilité du travail des maraîchers (plus particulièrement en ce qui concerne les risques de troubles musculo-squelettiques qui sont malheureusement courants au sein de leur profession) et améliore donc leurs conditions de travail.
En outre, grâce aux capteurs de données dont il est équipé, il effectue régulièrement des relevés d’informations géolocalisées (température, pression, humidité, hygrométrie…) ce qui aide les agriculteurs à suivre l’évolution de leurs cultures et à anticiper l’apparition de maladies.
Avec Oz, les agriculteurs vont aussi pouvoir réaliser de substantielles économies en produits désherbants, accroître leur production (aussi bien en quantité qu’en qualité) tout en préservant l’environnement.
S’inscrivant dans le cadre du projet écophyto 2018 du Grenelle de l’environnement qui vise à réduire de 50% la consommation de produits chimiques, Oz est parfaitement adapté aux producteurs bios et convient à tous les types d’exploitations maraîchères dont les propriétaires sont désireux de réduire leur utilisation d’intrants chimiques.
Si son prix de vente de 24.000 euros reste encore élevé, il est toutefois possible de souscrire à une formule de crédit-bail pour l’acquérir et/ou de bénéficier d’aides publiques qui, selon les régions, peuvent provenir de différents organismes (Conseil Général, agence de l’eau, MSA, organisations professionnelles…).

Une autre version réservée à l’enseignement
Naïo Technologies a également élaboré une version «école» d’Oz, baptisé «Little’Oz» dans le but de promouvoir la robotique et l’expertise en intelligence artificielle des étudiants français. Il se présente sous la forme d’un robot mobile simple et robuste que les étudiants peuvent programmer sans perdre de temps, ni prendre de risques sur la partie mécanique. Mis en libre accès pendant les horaires d’ouverture de l’école pour des groupes d’étudiants pour réaliser divers projets personnels ou encadrés sur des tâches proposées par Naïo Technologies (cartographie, navigation, collecte de données, coopération multi-robots…), cet outil pédagogique modulaire a de multiples utilisations : cours, travaux pratiques, élaboration de projets scolaires de robotique mobile, mise en valeur de compétences des étudiants en programmant un robot autonome ou encore participation à des concours nationaux.

Un avenir prometteur
Le principal objectif de Naïo Technologies est de rapprocher l’agriculture traditionnelle des nouvelles technologies, entre le tout bio et l’agriculture intensive, sans avoir à passer par l’utilisation de machines agricoles très onéreuses comme celles existant actuellement qui ne sont rentables uniquement qu’au sein de grosses exploitations.
A l’heure actuelle, Naïo Technologies a déjà vendu 3 de ses robots Oz à deux maraîchers ainsi qu’à l’Université de La Réunion (dans sa version «Tropic’Oz», destinée à intervenir dans des zones très humides qui sont spécifiques dans les tropiques) et espère en vendre encore quelques autres avant la fin de cette année avant de passer à la phase d’industrialisation dans le but est de vendre entre 40 et 50 robots en 2014.
Dans l’optique de positionner leurs robots en tant que compagnons des agriculteurs et de leur apporter de véritables solutions durables à des problèmes clairement identifiés, l’équipe de Naïo Technologies a pensé sa technologie de façon à ce qu’elle soit la plus générique possible afin d’être utilisée pour tous types de cultures en rangées. Sa vision à long terme consiste à développer des flottes de robots, ayant chacun des caractéristiques et des capacités particulières, qui travailleraient en parfaite coopération et seraient capables de se déplacer de manière autonome dans n’importe quel type de culture (viticulture, arboriculture, grandes cultures céréalières et légumières, horticulture, feuillue ou non, haute ou non, avec paillage plastique ou non…) pour y effectuer ensemble des tâches toujours plus complexes, précises et efficaces (entretien, surveillance, assistance, récolte, effarouchage d’animaux nuisibles…) mais toujours en réduisant au maximum l’impact environnemental.

Josèphe Ghenzer