Les technologies de la robotique offrent sur le principe de nouvelles opportunités pour repenser la mécanisation agricole. Avec la possibilité d’exécuter avec précision des tâches répétitives et fastidieuses, elles peuvent remettre sur le devant de la scène des pratiques délaissées en agriculture faute de main d’œuvre mobilisable sur ces travaux pénibles. Le sarclage des cultures au plus près de la plante est un bon exemple qui reste encore en grande partie à optimiser pour disposer de solutions performantes permettant de supprimer l’usage d’herbicides. Les systèmes robotisés donnent aussi la possibilité d’explorer de nouvelles alternatives aux machines, toujours plus puissantes, mais également toujours plus lourdes, qui ont constitué la seule voie d’évolution des agroéquipements au cours des 70 dernières années. Aujourd’hui, dans un nouveau contexte de recherche/demande de nouvelles pratiques de production, la possibilité offerte de développer des machines intelligentes de plus petites tailles représente une voie intéressante à investir dans le cadre de l’agro-écologie, même si, à l’autre extrémité, un nombre de passages de petites machines à trop grande fréquence sur une surface importante du terrain peut engendrer une croûte superficielle de tassement néfaste aux infiltrations d’eau et développement de la plante.
La robotique agricole en plein champ : le tout début
Si aujourd’hui, au regard des atouts qu’elle peut procurer, la robotique agricole fait l’objet d’une attention de différents acteurs de la chaîne de la valeur, y compris de la part des utilisateurs finaux que sont les agriculteurs ou leurs représentants, il convient cependant de noter qu’elle n’est encore que dans ses tout premiers stades de développement. Dans le domaine de la production végétale en espaces ouverts (plein champs) sur des cultures structurées, les offres technologiques actuelles de «robots» ne sont qu’au stade de prototypes-démonstrateurs pour la très grande majorité d’entre elles, ou alors seulement commercialisées en quelques unités ou dizaines d’unités. Les réalisations sont l’œuvre principalement de laboratoires de recherche ou de sociétés innovantes créées par des doctorants issus de ces laboratoires. De nombreux consortiums rassemblant ces acteurs (avec parfois cependant la présence de grands groupes) ont été constitués ces dernières années pour commencer à proposer des solutions empruntant aux techniques de la robotique.
Les drones sont les premiers robots à avoir investi les champs.
Une hiérarchisation selon le degré de complexité des applications
Pour illustrer ces propos, nous allons citer quelques projets de robotique agricole en cours de réalisation (ou récemment terminés) dans le domaine des productions végétales sur la base d’une structuration reposant sur trois niveaux de complexité applicatifs :
- 1/ Absence de contact physique entre le robot et l’environnement de travail au niveau des outils embarqués
On trouve ici les plateformes robotisées de monitoring qui vont permettre de capter de l’information sur l’état des parcelles tout au long du cycle de production. Dans le cas de la plateforme BoniRob2 (Bosch, Amazone, Univ Osnabrück – Allemagne) le vecteur mobile peut être équipé d’une tarière permettant le prélèvement d’échantillons de sol; cette opération étant alors réalisée plateforme à l’arrêt. De plus en plus, les vecteurs mobiles embarquent des capteurs de caractérisation de la végétation permettant des mesures en dynamique et sans contact (caméra hyper spectrale, lidar,..). Le projet Européen FP7-SME VINBOT (coordinateur ATEKNEA Sol – Espagne) pour la vigne, ou encore le projet i-LEED (coordinateur LFL – Allemagne) pour assurer le suivi des quantités et qualités des parcelles pâturées s’inscrivent dans cette logique. Soumis à la concurrence des drones aériens, ces vecteurs terrestres ont pour eux l’avantage de disposer de résolutions plus importantes compte tenu de leur proximité avec le végétal et de pouvoir donner la «troisième dimension» pour les cultures hautes grâce à leur passage dans le rang.
Dans cette catégorie d’application, on trouve aussi les plateformes d’assistance logistique pour le transport / débardage de produits lors par exemple de la récolte (ex : BaudetRob2 ; Irstea, Effidence, Institut-Pascal – France), ou encore les robots d’épandage localisé d’engrais (ex : Rowbot; Robot Systems LLC, Univ Canergie Mellon – USA). Plusieurs développements de robots de pulvérisation sont également en cours à travers le monde. On citera les travaux de SwarmFarm Robotics en Australie, de la société Raussendorf en Allemagne avec le robot Cäsar développé en relation avec l’Université de Dresde. En France, la société Naïo-Technologies à partir de sa nouvelle plateforme Dino participe au projet ROVIPO conduit en partenariat avec l’IFV et le LAAS. La société suisse Ecorobotix, de même que l’Université de Sydney (robot RIPPA) ou à nouveau la société BOSCH (BoniRob2) proposent quant à elles des plateformes d’application localisée d’herbicides pour l’entretien des cultures en lignes.
- 2/ Avec contacts physiques entre le robot et l’environnement de travail au niveau des outils embarqués, mais sans action de préhension
Les robots d’entretien mécanique des cultures ou dénommés robots de binage s’inscrivent dans cette catégorie. Cette application est par excellence celle qui a motivé de très nombreux laboratoires et sociétés innovantes à se lancer dans le domaine de la robotique agricole, dans le but d’offrir des alternatives à l’usage des produits chimiques. Les initiatives sont multiples que ce soit aux USA (ex : BLUERIVER-Technology), au Danemark (ROBOTTI; KongSkilde, Univ d’Aaarhus). En France, on recense à ce jour pas moins de quatre plateformes robotisées à des stades d’avancement divers: les plateformes Oz et Dino de Naïo-Technologies, le robot Anatis de la société Carré, le projet FUI PUMAgri coordonné par la société SITIA.
Les robots de tonte sont à classer aussi dans cette catégorie. Si l’offre a commencé dans le domaine des espaces verts à usage grand public avec de très nombreux produits aujourd’hui sur le marché (non cités ici), elle s’étend aujourd’hui au secteur de l’agriculture avec par exemple le VITIROVER de la société du même nom, basé sur l’’exécution de trajectoires aléatoires comme la majorité des tondeuses grands publics. On notera également le développement de plateformes robotisées reposant sur l’usage de moteurs thermiques pour des travaux d’intervention demandant davantage de puissance, à l’exemple de deux projets soutenus par l’Eranet ICT-AGRI (Projet GrassBots coordonné par l’Univ Aarhus – Danemark pour la récolte de biomasse et le projet i-LEED coordonné par LFL – Allemagne pour des opérations de semis/mulching sur prairie).
- 3/ Avec contacts physiques entre le robot et l’environnement de travail au niveau des outils embarqués, et actions de préhension
Si l’on met à part certains travaux de manipulation de produits parfaitement calibrés comme par exemple l’application de transfert logistique de plantes en pots de la société américaine HARVEST Automation, cette troisième catégorie de la classification des robots pour l’agriculture proposée est éminemment celle qui concerne les tâches les plus complexes de la robotique avec la préhension de produits naturels (opérations de récolte, de taille,…). Par exemple de nombreux travaux de recherche dans le domaine de la récolte des fruits sont conduits au Japon (SHIBUYA SEIKI), aux USA (Univ Floride), en Europe (Projet européen CROPS), en Israël (TECHNION). Les perspectives de retombées commerciales sont à très longue échéance compte tenu d’un certain nombre de verrous scientifiques, techniques et économique à lever qu’il serait trop long de décrire ici.
La robotique agricole en plein champ : encore un challenge
Les nombreux exemples (non exhaustifs) présentés précédemment participent à démontrer que les solutions robotiques, qui se font jour pour l’agriculture en espaces ouverts, ne sont pas aujourd’hui encore matures. De nombreuses avancées restent à réaliser dans les domaines par exemple de la sécurité, du contrôle à distance par l’opérateur humain, de la capacité des robots à évoluer dans des conditions de travail difficiles mais très usuelles en agriculture (terrains en pente, présence de glissements, milieux complexes..). Les solutions robotisées actuelles avec leurs premières fonctions disponibles permettent à tous les acteurs intéressés de s’approprier ces nouvelles technologies, d’apprécier concrètement les niveaux de performance offerts, et de faire preuve de réactions / propositions pour orienter les nouveaux développements vers des solutions particulièrement adaptées aux besoins.
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