Robot agricole - Agricultural robot
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Un robot agricole est un robot déployé à des fins agricoles . Le principal domaine d'application des robots dans l'agriculture est aujourd'hui au stade de la récolte . Les applications émergentes des robots ou des drones dans l'agriculture comprennent le contrôle des mauvaises herbes , l' ensemencement des nuages , la plantation de graines, la récolte, la surveillance environnementale et l'analyse des sols. Selon Verified Market Research , le marché des robots agricoles devrait atteindre 11,58 milliards de dollars d'ici 2025.
Général
Les robots de cueillette de fruits , les tracteurs /pulvérisateurs sans conducteur et les robots de tonte des moutons sont conçus pour remplacer le travail humain . Dans la plupart des cas, de nombreux facteurs doivent être pris en compte (par exemple, la taille et la couleur des fruits à cueillir) avant le début d'une tâche. Les robots peuvent être utilisés pour d'autres tâches horticoles telles que la taille , le désherbage , la pulvérisation et le suivi. Les robots peuvent également être utilisés dans des applications d' élevage (robotique d'élevage) telles que la traite , le lavage et la castration automatiques . Des robots comme ceux-ci présentent de nombreux avantages pour l'industrie agricole, notamment une qualité supérieure des produits frais, des coûts de production inférieurs et une diminution du besoin de main-d'œuvre manuelle. Ils peuvent également être utilisés pour automatiser des tâches manuelles, telles que la pulvérisation de mauvaises herbes ou de fougères, où l'utilisation de tracteurs et autres véhicules avec équipage est trop dangereuse pour les opérateurs.
Dessins
La conception mécanique se compose d'un effecteur terminal, d'un manipulateur et d'une pince. Plusieurs facteurs doivent être pris en compte dans la conception du manipulateur , notamment la tâche, l'efficacité économique et les mouvements requis. L' effecteur final influence la valeur marchande du fruit et la conception de la pince est basée sur la récolte qui est récoltée.
Effecteurs terminaux
Un effecteur terminal dans un robot agricole est le dispositif trouvé à l'extrémité du bras robotique , utilisé pour diverses opérations agricoles. Plusieurs types différents d'effecteurs finaux ont été développés. Dans une exploitation agricole impliquant des raisins au Japon , les effecteurs finaux sont utilisés pour la récolte, l'éclaircissage des baies, la pulvérisation et l'ensachage. Chacun a été conçu en fonction de la nature de la tâche et de la forme et de la taille du fruit cible. Par exemple, les effecteurs terminaux utilisés pour la récolte ont été conçus pour saisir, couper et pousser les grappes de raisin.
L'éclaircissage des baies est une autre opération effectuée sur les raisins, et est utilisé pour augmenter la valeur marchande des raisins, augmenter la taille des raisins et faciliter le processus de groupage. Pour l'éclaircissage des baies, un effecteur final se compose d'une partie supérieure, moyenne et inférieure. La partie supérieure a deux plaques et un caoutchouc qui peut s'ouvrir et se fermer. Les deux plaques compriment les raisins pour couper les branches du rachis et extraire la grappe de raisin. La partie médiane contient une plaque d'aiguilles, un ressort de compression et une autre plaque qui a des trous répartis sur sa surface. Lorsque les deux plaques se compriment, les aiguilles perforent les raisins. Ensuite, la partie inférieure dispose d'un dispositif de coupe qui permet de couper la grappe pour uniformiser sa longueur.
Pour la pulvérisation, l'effecteur final se compose d'une buse de pulvérisation qui est attachée à un manipulateur. Dans la pratique, les producteurs veulent s'assurer que le liquide chimique est uniformément réparti dans le régime. Ainsi, la conception permet une distribution uniforme du produit chimique en faisant bouger la buse à une vitesse constante tout en gardant une distance par rapport à la cible.
La dernière étape de la production du raisin est le processus d'ensachage. L'effecteur d'extrémité d'ensachage est conçu avec un alimentateur de sac et deux doigts mécaniques. Dans le processus d'ensachage, le chargeur de sacs est composé de fentes qui alimentent en continu les sacs aux doigts dans un mouvement de haut en bas. Pendant que le sac est amené aux doigts, deux ressorts à lames situés à l'extrémité supérieure du sac maintiennent le sac ouvert. Les sacs sont fabriqués pour contenir les raisins en grappes. Une fois le processus d'ensachage terminé, les doigts s'ouvrent et libèrent le sac. Cela ferme les ressorts à lames, ce qui scelle le sac et l'empêche de s'ouvrir à nouveau.
Pince
La pince est un dispositif de préhension qui est utilisé pour récolter la récolte cible. La conception de la pince est basée sur la simplicité, le faible coût et l'efficacité. Ainsi, la conception se compose généralement de deux doigts mécaniques capables de se déplacer de manière synchronisée lors de l'exécution de leur tâche. Les spécificités de la conception dépendent de la tâche en cours. Par exemple, dans une procédure qui exigeait que les plantes soient coupées pour la récolte, la pince était équipée d'une lame tranchante.
Manipulateur
Le manipulateur permet au préhenseur et à l'effecteur de naviguer dans leur environnement. Le manipulateur se compose de maillons parallèles à quatre barres qui maintiennent la position et la hauteur de la pince. Le manipulateur peut également utiliser un, deux ou trois actionneurs pneumatiques . Les actionneurs pneumatiques sont des moteurs qui produisent un mouvement linéaire et rotatif en convertissant l' air comprimé en énergie . L'actionneur pneumatique est l'actionneur le plus efficace pour les robots agricoles en raison de son rapport puissance-poids élevé. La conception la plus rentable pour le manipulateur est la configuration à actionneur unique, mais c'est l'option la moins flexible.
Développement
Le premier développement de la robotique dans l'agriculture peut être daté des années 1920, avec des recherches pour intégrer le guidage automatique des véhicules dans l'agriculture commençant à prendre forme. Cette recherche a conduit aux avancées entre les années 50 et 60 des véhicules agricoles autonomes. Le concept n'était cependant pas parfait, les véhicules ayant encore besoin d'un système de câbles pour guider leur chemin. Les robots dans l'agriculture ont continué à se développer à mesure que les technologies dans d'autres secteurs commençaient à se développer également. Ce n'est que dans les années 1980, suite au développement de l'ordinateur, que le guidage par vision artificielle est devenu possible.
D'autres développements au fil des ans ont inclus la récolte des oranges à l'aide d'un robot en France et aux États-Unis.
Alors que les robots sont intégrés dans les environnements industriels intérieurs depuis des décennies, les robots extérieurs destinés à l'agriculture sont considérés comme plus complexes et difficiles à développer. Cela est dû à des problèmes de sécurité, mais aussi à la complexité de la cueillette des cultures soumise à différents facteurs environnementaux et à l'imprévisibilité.
Demande sur le marché
La quantité de main-d'œuvre dont le secteur agricole a besoin est préoccupante. Avec une population vieillissante, le Japon est incapable de répondre aux demandes du marché du travail agricole. De même, les États-Unis dépendent actuellement d'un grand nombre de travailleurs immigrés, mais entre la diminution des travailleurs agricoles saisonniers et les efforts accrus du gouvernement pour arrêter l'immigration, ils sont également incapables de répondre à la demande. Les entreprises sont souvent obligées de laisser pourrir les cultures en raison de l'incapacité de toutes les cueillir d'ici la fin de la saison. De plus, la population croissante qui devra être nourrie au cours des prochaines années suscite des inquiétudes. Pour cette raison, il existe un grand désir d'améliorer les machines agricoles pour les rendre plus rentables et viables pour une utilisation continue.
Applications et tendances actuelles
Une grande partie de la recherche actuelle continue de travailler sur les véhicules agricoles autonomes. Cette recherche s'appuie sur les avancées réalisées dans les systèmes d'aide à la conduite et les voitures autonomes .
Alors que les robots ont déjà été intégrés dans de nombreux domaines des travaux agricoles agricoles, ils sont encore largement absents de la récolte de diverses cultures. Cela a commencé à changer à mesure que les entreprises commencent à développer des robots qui effectuent des tâches plus spécifiques à la ferme. La plus grande préoccupation concernant les robots récoltant des cultures vient de la récolte de cultures molles telles que les fraises qui peuvent facilement être endommagées ou complètement manquées. Malgré ces inquiétudes, des progrès sont réalisés dans ce domaine. Selon Gary Wishnatzki, co-fondateur de Harvest Croo Robotics, l'un de leurs cueilleurs de fraises actuellement testés en Floride peut "choisir un champ de 25 acres en seulement trois jours et remplacer une équipe d'environ 30 ouvriers agricoles". Des progrès similaires sont réalisés dans la récolte des pommes, des raisins et d'autres cultures. Dans le cas des robots de récolte de pommes, les développements actuels ont été trop lents pour être commercialement viables. Les robots modernes sont capables de récolter des pommes à raison d'une pomme toutes les cinq à dix secondes, tandis que l'humain moyen en récolte une par seconde.
Un autre objectif fixé par les entreprises agricoles concerne la collecte de données. L'augmentation de la population et la diminution de la main-d'œuvre disponible pour les nourrir suscitent de plus en plus d'inquiétudes. La collecte de données est en cours de développement comme moyen d'augmenter la productivité des exploitations agricoles. AgriData développe actuellement une nouvelle technologie pour faire exactement cela et aider les agriculteurs à mieux déterminer le meilleur moment pour récolter leurs cultures en scannant les arbres fruitiers.
Applications
Les robots ont de nombreux domaines d'application en agriculture. Quelques exemples et prototypes de robots incluent le Merlin Robot Milker, Rosphere, Harvest Automation , Orange Harvester, laitue bot et weeder. Un cas d'utilisation à grande échelle de robots dans l'agriculture est le bot à lait. Il est répandu parmi les fermes laitières britanniques en raison de son efficacité et de son absence de déménagement. Selon David Gardner (directeur général de la Royal Agricultural Society of England), un robot peut accomplir une tâche compliquée s'il est répétitif et que le robot est autorisé à s'asseoir à un seul endroit. De plus, les robots qui travaillent sur des tâches répétitives (par exemple la traite) remplissent leur rôle selon une norme cohérente et particulière.
Un autre domaine d'application est l' horticulture . Une application horticole est le développement du RV100 par Harvest Automation Inc. Le RV 100 est conçu pour transporter des plantes en pot dans une serre ou à l'extérieur. Les fonctions du RV100 dans la manipulation et l'organisation des plantes en pot incluent des capacités d'espacement, de collecte et de consolidation. Les avantages de l'utilisation du RV100 pour cette tâche incluent une précision de placement élevée, une fonction extérieure et intérieure autonome et des coûts de production réduits .
Exemples
- Thorvald - un robot agricole polyvalent modulaire autonome développé par Saga Robotics.
- Vinobot et Vinoculer
- AgBot de LSU
- Harvest Automation est une entreprise fondée par d'anciens employés d' iRobot pour développer des robots pour les serres
- Root AI a conçu un robot cueilleur de tomates à utiliser dans les serres
- Robot cueilleur de fraises de Robotic Harvesting et Agrobot
- Small Robot Company a développé une gamme de petits robots agricoles, chacun étant concentré sur une tâche particulière (désherbage, pulvérisation, perçage de trous, ...) et contrôlé par un système d'IA
- Agreenculture
- ecoRobotix a réalisé un robot de désherbage et de pulvérisation à énergie solaire
- Blue River Technology a développé un outil agricole pour un tracteur qui pulvérise uniquement les plantes nécessitant une pulvérisation, réduisant ainsi l'utilisation d'herbicides de 90 %.
- Faucheuse de pente Casmobot nouvelle génération
- Fieldrobot Event est un concours de robotique agricole mobile
- HortiBot - Un robot de soins aux plantes,
- Lettuce Bot - Élimination des mauvaises herbes biologiques et éclaircissage de la laitue
- Robot de plantation de riz développé par le Centre national japonais de recherche agricole
- ROS Agriculture - Logiciel open source pour robots agricoles utilisant le système d'exploitation de robot
- Le robot de désherbage autonome IBEX pour les terrains extrêmes, en cours de développement
- FarmBot , Agriculture CNC Open Source
- VAE, en cours de développement par une startup argentine de technologie agricole, vise à devenir une plate-forme universelle pour de multiples applications agricoles, de la pulvérisation de précision à la manipulation du bétail.
- ACFR RIPPA : pour la pulvérisation localisée
- L'ACFR SwagBot ; pour le suivi du bétail
- ACFR Digital Farmhand : pour la pulvérisation, le désherbage et le semis
Voir également
Les références
Liens externes
Médias liés aux robots agricoles sur Wikimedia Commons