Le marché de la robotique mobile est en croissance , et ce type de robots se déploient dans des secteurs très divers tels que la surveillance, l’exploration, les smart cities ou encore l’agriculture.
Génération Robots a customisé un robot mobile pour une École Nationale Supérieure et un laboratoire basés sur Bordeaux, afin de répondre à une problématique de collection de données dans les vignes. Il s’agit d’un projet de recherche expérimentale.
Notre équipe s’est donc rendue au domaine vinicole Château Luchey-Halde, accompagnée de 4 enseignants chercheurs de l’IMS Bordeaux, pour voir le robot en action. L’objectif de ces chercheurs est de constituer une énorme base de données contenant des photos de feuilles de vigne et de grappes de raisin pendant tous les stades de leur évolution, pendant toutes les saisons, avec ou sans maladies, etc. Cette base pourra être utilisée par exemple, pour développer des applications ou des interfaces tierces, qui pourront aider les exploitants à détecter des maladies le plus tôt possible, à suivre la phénologie (étude des phases de développement des plantes), ou à prévoir les futurs rendements (hectolitres par hectare).
Afin de réaliser cette collection de photos, les premiers tests ont été faits avec un appareil photo monté sur un trépied, qu’un membre de l’équipe déplaçait tous les mètres, pour prendre en photo des feuilles sur la quasi-totalité des pieds de vignes. Cette technique immobilise une personne sur une tâche longue et fastidieuse (et pénible selon les conditions météos). Pour passer moins de temps, et éviter d’avoir à porter l’équipement photo, l’équipe a utilisé une brouette, sur laquelle était montée tout l’équipement (qui inclut un flash industriel puissant, permettant de prendre une photo dans des conditions lumineuses standards, quelle que soit la luminosité extérieure). Au final, les contraintes étaient assez similaires avec la méthode du trépied. Les chercheurs sont donc partis sur une solution mécanique, c’est-à-dire monter l’équipement photographique de chaque côté des tracteurs qui passent régulièrement dans les vignes. Cette solution n’était pas satisfaisante, à cause de la poussière dégagée par le tracteur, et des capteurs que peuvent faire tomber les vibrations ou le feuillage.
L’équipe de recherche a donc eu l’idée d’automatiser cette tâche de manière autonome, pour laquelle l’intervention humaine ne présente aucune valeur ajoutée. SCOUT, développé par le constructeur AgileX Robotics, et distribué par Génération Robots, est une gamme de petits robots mobiles tout-terrains, particulièrement adaptés au secteur agricole.
Le SCOUT 2.0 a été utilisé par l’équipe de recherche pour résoudre les problématiques rencontrées. Le robot a d’abord été customisé par Génération Robots (ajout, entre autres, d’un module GPS), puis l‘équipe a pu monter le matériel de prise de vue sur le SCOUT 2.0. Grâce à ce système d’imagerie embarquée (caméras ARGB et flash industriels), le robot ainsi customisé prend en photo la végétation et les fruits de façon optimale. Pour le moment, il arrive à faire des dizaines de millier d’acquisitions d’images par semaine, ce qui correspond à une quantité très importante de données collectées. Le projet est nommé SCOUT & CIE, il est financé par l’université de Bordeaux via projet ROP6 et aussi, partiellement, par la région Nouvelle Aquitaine.
Présentation du robot SCOUT 2.0
Conçue pour la recherche, l’enseignement et le développement en robotique industrielle, la base mobile SCOUT 2.0 entre dans la catégorie des UGV, ou Unmanned Ground Vehicles (Véhicules Terrestres Inhabités). En plus d’être certifiée CE, cette base mobile autonome offre un bel assortiment de caractéristiques mécaniques, ainsi que des performances intéressantes en termes de mouvement :
- Un châssis robuste capable de prendre en charge jusqu'à 50 kg
- Une direction agile avec 4 roues motrices et une suspension indépendante
- Un angle de braquage nul pour pivoter dans les espaces les plus réduits
- Une adaptabilité tout-terrain en intérieur et en extérieur
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Deux interfaces de communication (CAN et RS232) pour la transmission des données liées au mouvement, à la direction, etc., ainsi que pour le développement secondaire
Une solution optimisant le temps de l’équipe de recherche
A l’heure actuelle, le SCOUT 2.0 est téléopéré par un chercheur. Il passe dans les rangs grâce à un algorithme de détection et son traitement d’images. Sur le moyen terme, le robot effectuera ces tâches de manière autonome, dégageant ainsi du temps à l’équipe de recherche, qui pourra travailler davantage sur les problématiques de traitement d’images, d’apprentissage ou l’amélioration des algorithmes.
Exemples d’applications pouvant être développée avec ce système :
Ce système pourrait permettre par exemple de compter assez rapidement les raisins d’une parcelle viticole. Il pourrait également détecter l’avancement dans la maturation des différentes zones de la parcelle. Cela pourrait permettre de prévoir le rendement de la parcelle plusieurs mois à l’avance. Une solution telle que celle-là peut être utilisée pour détecter les maladies (esca, mildiou) grâce aux traitements de ces nombreuses images par une IA. C’est une tâche assez compliquée car le robot se déplace à 3 ou 6 km/h et ne détecte pas forcément toutes les maladies.
Quels sont les objectifs futurs
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Intégrer un GPS avec caméra permettrait de retrouver les rangs où les images ont été prises. Pour l’instant le robot est téléopéré à distance par ingénieurs mais après il sera automatisé dans le futur.
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Le robot ne peut pas travailler quand il pleut car les images sont floues et le flash ne retient que les gouttes de pluie.
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Ces chercheurs ont la conviction qu’amener des capteurs sur les parcelles permettrait aux agriculteurs de mieux conduire leur culture et mieux connaître l’étendue des maladies.
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Ce robot pourrait être très utile pour les exploitants viticoles : par exemple, il permettrait de savoir le nombre. optimal de vendangeurs nécessaires pendant les récoltes, notamment par cépage. Très utile pour la logistique de récolte, la logistique de mise en cube, la répartition cépage, ainsi que les prévisions de ventes.
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Monter l’appareil photo sur un bras robotique adapté à la base mobile permettrait de prendre en photo des grappes cachées derrière le feuillage de la vigne. Il s'agit d'une évolution à moyen terme de la solution robotique.
