Assistant autonome aux champs

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A l'ETH Zurich, un robot a été développé pour détruire mécaniquement les mauvaises herbes qui poussent entre les cultures."Rowesys" est facilement télécommandé et rend les herbicides inutiles.

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Diversité des espèces menacée, écosystèmes surchargés, trop de pesticides dans les eaux souterraines et dans l'air : le monde a un besoin urgent d'une agriculture plus durable. Cette transformation est possible, comme le prouve le nombre croissant d'approches innovantes, telles que le système de désherbage robotisé, ou Rowesys en abrégé( Robotic Weeding System), développé à l'ETH Zurich. Ce projet montre que renoncer aux produits chimiques qui tuent les mauvaises herbes, les champignons et les parasites ne signifie pas renoncer aux bénéfices. Les prototypes de Rowesys sont particulièrement adaptés aux champs de betteraves à sucre, qui nécessitent un contrôle très intensif des mauvaises herbes. 

Alors que d'autres solutions se concentrent uniquement sur la réduction des pesticides, par exemple au moyen de méthodes de pulvérisation plus précises, le robot de l'ETH rend l'utilisation d'herbicides obsolète. Il arrache les mauvaises herbes du sol entre les rangées de plantes. entre les rangées de plantes, fait demi-tour à la fin du champ et le champ, et continue le long de la rangée suivante. Le robot autonome peut même manipuler la boue ou les rochers sur son passage. Pascal Lieberherr, initiateur du projet et étudiant en master et étudiant en master de robotique, systèmes et contrôle à l'ETH Zurich, a pris conscience des défis de la chaîne alimentaire au cours de son apprentissage dans l'industrie alimentaire.

Aujourd'hui, il s'intéresse particulièrement à une question clé : Comment pouvons-nous nourrir l'humanité sans peser sur la nature de notre planète ?

Une culture efficace

L'équipe, composée d'étudiants en génie mécanique et électrique de l'ETH Zurich et d'étudiants en design industriel de la Haute école des sciences appliquées et des arts du Nord-Ouest de la Suisse (FHNW), a développé un concept de locomotion robuste. Le véhicule est entraîné par quatre moteurs de moyeu de scooters électriques dont la transmission est compacte, en raison des faibles distances entre les rangs de culture. Un système mécanique d'amortisseurs à ressort garantit que les roues contrôlables individuellement sont toujours en contact avec le sol et continuent de fonctionner de manière fiable même si les socs sont immergés. Ceci est important, d'une part, parce qu'un mauvais fonctionnement endommagerait les cultures et réduirait le rendement. D'autre part, la répartition équilibrée du poids réduit le compactage localisé du sol.

Outre la fiabilité du processus, la convivialité est un autre aspect auquel Pascal Lieberherr et son équipe ont accordé une grande priorité. Ainsi, Rowesys n'a pas besoin de GPS et peut être facilement télécommandé. Pour une future version du robot, il est prévu que le robot se conduise lui-même de la ferme au champ et vice-versa. Deux atterrisseurs puissants permettent de travailler huit heures de travail.

Vent, maladies et parasites

Deux capteurs visuels se chargent de la navigation sur le terrain. Tandis que la caméra frontale détecte les rangées de plantes, celle qui est orientée vers le sol fait la distinction entre les mauvaises herbes et les cultures. Le logiciel, qui a été programmé spécialement à cet effet, analyse les images de la caméra frontale à la recherche de zones vertes et détecte ainsi la direction de la rangée de plantes. Il est prévu d'implémenter un logiciel enseignable pour l'analyse de l'image du sol. L'objectif est d'élargir l'utilisation du logiciel à d'autres cultures, comme le maïs. Le développement du logiciel a présenté plusieurs défis.

L'un de ces défis était les fortes rafales de vent qui poussent les feuilles dans de nouvelles positions en quelques secondes. Le système doit alors réinterpréter immédiatement les images qui changent rapidement et réagir en conséquence. Des travaux sont encore nécessaires dans le domaine de la détection des plantes malades ou affectées par des parasites.

L'accueil enthousiaste réservé au projet lors de sa présentation à l'été 2020 a convaincu Pascal Lieberherr que le développement du robot agricole intelligent est appelé à se poursuivre. En juin 2021, le concours agroalimentaire Concours d'évaluation de robots (ACRE) se tiendra en juin 2021. Cette initiative est soutenue par Horizon, le programme cadre de l'UE pour la recherche et l'innovation. Les robots mobiles destinés à l'agriculture y seront en compétition les uns avec les autres, l'occasion pour Rowesys de montrer ses atouts sur la scène internationale.

Pour l'équipe de l'ETH, il était important que le robot soit facile à utiliser. Il n'a pas besoin de navigation GPS et les développeurs prévoient une version future qui sera même capable de retourner du champ à la ferme par ses propres moyens.

Moteur à courant continu RE 50

Chaque axe de roue de Rowesys peut être tourné de 180 degrés des deux côtés et est contrôlé par une unité d'entraînement composée d'un moteur à courant continu RE 50 avec un réducteur planétaire GP 62 pour la réduction de la vitesse et un codeur. Ce moteur offre un rendement élevé, est économe en énergie et extrêmement puissant.

Young Engineers Program

Avec son Young Engineers Program (YEP), maxon soutient les projets innovants en proposant des produits à prix réduit et des conseils techniques.