Révolutionner l'agriculture : Comment les robots intelligents transforment l'agriculture mondiale

Les robots agricoles se sont avérés être un outil précieux pour les agriculteurs du monde entier. Découvrez comment ils automatisent et améliorent l'agriculture, et où les trouver.

L'agriculture est devenue de plus en plus mécanisée et automatisée depuis la révolution industrielle. L'intelligence artificielle porte cette automatisation à un niveau encore supérieur. L'utilisation de l'IA intersecte ce qu'on appelle maintenant « l'agriculture de précision ». Il s'agit de réduire les intrants — engrais, pesticides, herbicides, eau — tout en augmentant les rendements.

Le marché mondial annuel des robots agricoles était estimé à 24,5 milliards USD en 2021. Il était projeté à 74,5 milliards USD en 2024, selon un rapport publié sur Statista.

Cet article explore les robots agricoles à travers les thèmes suivants :

• Robots d'imagerie aérienne
• Robots de semis et de pulvérisation
• Robots de récolte de fruits et légumes
• Robots mobiles autonomes (AMR) pour pépinières, vergers et serres
• Robots de désherbage
• Serres robotisées

Robots d'imagerie aérienne

L'utilisation de drones aériens pour inspecter les cultures depuis les airs est bien établie. L'imagerie aérienne produit des informations précieuses sur la santé des cultures et les conditions du sol. La méthode acceptée pour surveiller la croissance des cultures est d'utiliser des cartes d'indice de végétation par différence normalisée (NDVI). Mais ce n'est pas seulement une question d'examen passif des données. Les données NDVI peuvent être téléchargées vers les tracteurs. Les équipements agricoles intelligents utilisent ces données pour contrôler l'application d'engrais.

Il existe un marché robuste pour les drones aériens agricoles avec de nombreuses options parmi lesquelles choisir.

Voici quelques considérations lors de l'achat d'un drone aérien pour l'agriculture.

Types de drones aériens pour l'agriculture

Il existe trois principaux types de véhicules aériens sans pilote (UAV) utilisés en agriculture.

Drones à voilure fixe

Un drone à voilure fixe a des ailes comme un avion et souvent seulement une ou deux hélices. Un tel drone peut rester en vol plus longtemps que les types à voilure rotative. Le long temps de vol est un avantage pour les vastes fermes d'aujourd'hui. Mais ils ont besoin d'une bande lisse pour le décollage et l'atterrissage et sont plus difficiles à piloter que les copters.

Drones à voilure rotative

Les drones à voilure rotative ont plusieurs rotors avec des pales comme des hélicoptères. Les configurations les plus courantes comportent quatre rotors (quadricoptères) ou six rotors. Certains drones en ont beaucoup plus. Les drones à voilure rotative sont plus faciles à contrôler que les voilures fixes. Comme ils peuvent décoller et atterrir verticalement, ils n'ont pas besoin de pistes d'atterrissage. Les drones à voilure rotative sont généralement moins chers que les modèles à voilure fixe.

Drones hybrides

Les drones hybrides décollent verticalement puis peuvent passer en mode plané en vol. Ils combinent donc les avantages des deux autres types. Les drones hybrides promettent le long temps de vol du drone à voilure fixe et la facilité d'utilisation des types à voilure rotative. Cependant, les drones hybrides sont plus complexes, plus lourds et plus chers. La technologie n'est pas non plus aussi mature que pour les deux autres types.

Types de capteurs utilisés dans les drones agricoles

Le type de capteurs que le drone embarque déterminera les informations recueillies. Voici quelques-uns des types de capteurs les plus courants.

Caméras RGB

Un capteur RGB est aussi appelé caméra vraie couleur. Les capteurs RGB sont ainsi nommés car ils détectent la lumière en trois composantes : Rouge, Vert, Bleu. Les images produites par les caméras RGB sont semblables à la vision humaine.

Caméras multispectrales

Comme leur nom l'indique, les capteurs multispectraux détectent la lumière dans une bande de fréquences. Deux bandes de fréquences particulièrement utiles pour l'agriculture incluent l'infrarouge et la « bande red-edge ». Les plantes saines reflètent la lumière infrarouge plus fortement que les plantes stressées. La bande red-edge se situe entre la bande rouge et l'infrarouge. La lumière refléchie dans la bande red-edge est aussi fortement corrélée avec la santé des plantes.

Thermique

Les caméras thermiques aident à détecter le stress des plantes — surtout le stress hydrique.

LiDAR

Les capteurs de détection et de télémétrie par la lumière (LiDAR) sont plus lourds et plus chers que les trois autres types de capteurs mentionnés. Ils sont utilisés pour cartographier les élévations de terrain et sont plus souvent déployés sur des aéronefs habités.

Achat vs Service par abonnement

Un agriculteur n'a pas besoin d'acheter un drone aérien pour en tirer les bénéfices. Vous avez aussi l'option de contracter avec une agence qui fournit l'imagerie aérienne comme service. Vous pouvez vous abonner à un service qui effectuera périodiquement l'imagerie pour vous. S'abonner à un service peut être une option attrayante pour ceux qui préfèrent ne pas prendre le temps d'apprendre à exploiter la nouvelle technologie.

Demandez des offres pour des drones d'imagerie aérienne pour l'agriculture

Robots de semis et de pulvérisation

Les drones pour le semis et la pulvérisation sont encore récents, mais ils sont commercialement disponibles. Certains grands noms des véhicules agricoles proposent maintenant des drones autonomes de pulvérisation et de semis.

Tout pilote d'UAV qui veut faire voler un drone aux USA pesant plus de 55 livres au décollage (charge incluse) doit demander une exemption spéciale via la Federal Aviation Administration (FAA), selon un article sur builtin.com. Par conséquent, de nombreux fabricants de drones limitent leur capacité de charge utile pour éviter cet obstacle.

Les drones de semis sont principalement utilisés pour les cultures de couverture. Adopter la pratique du semis de couverture est une pratique de santé des sols. Les cultures de couverture aident à limiter l'érosion des sols et à réduire la pollution dans les eaux de ruissellement. Les drones aériens sont les mieux adaptés pour le semis dans les endroits difficiles d'accès pour les tracteurs et les avions de traitement.

Pour les drones de pulvérisation et de semis, la capacité de charge utile est un facteur crucial. Vous voudrez faire attention à la taille du réservoir et à la largeur de pulvérisation. Le drone doit avoir une batterie suffisamment puissante et une capacité de portance. La combinaison de ces facteurs déterminera combien d'hectares peuvent être pulvérisés à la fois.

Les drones plus sophistiqués ont une station de terrain qui fournit une base pour l'UAV. Un fournisseur propose une station de terrain avec une capacité de remplissage automatique du réservoir. La station échange aussi l'ancienne batterie contre une neuve, entièrement de manière autonome.

Les drones de pulvérisation autonomes avancés utilisent le radar et d'autres capteurs qui leur permettent d'éviter les obstacles.

La plupart des drones sont alimentés par batterie. Pourtant, certains utilisent du carburant. Le carburant augmente leur capacité de charge utile et leur temps de vol.

Demandez des offres pour des drones aériens de semis et de pulvérisation pour l'agriculture

Robots de récolte de fruits et légumes

Les robots de récolte de fruits et légumes sont encore au stade de prototype. Ils montrent un grand potentiel. Vous pouvez regarder des vidéos de nombreux types divers de robots de récolte. Pourtant, peu sont disponibles à la vente aujourd'hui.

L'outillage de bout de bras (EoAT) des robots de récolte varie selon chaque type de culture. Les poivrons, par exemple, avec leur surface lisse et cireuse, sont bien adaptés pour être saisis par des ventouses. Les tomates sont plus fragiles que les poivrons, donc les robots utilisent une pince à doigts souples qui tord le fruit en le tirant pour le séparer de la plante. Les fraises sont encore plus délicates, nécessitant un soin supplémentaire pour les récolter. Par exemple, un robot de récolte saisit l'objet tout en employant un coupe-tige pour éviter les ecchymoses en tirant.

La vision assistée par IA détecte la maturité et planifie le trajet du bras robotique pour cueillir la cible. Certains robots de récolte comportent un bras articulé monté sur une base à roues. D'autres se déplacent sur un rail ou utilisent des chenilles comme un véhicule militaire.

Un robot de récolte particulièrement frappant comporte deux drones aériens. Les drones sont attachés à un chariot à roues par des cordons ombilicaux qui fournissent l'électricité. Les drones volent à côté du chariot, utilisant la vision par ordinateur pour trouver les fruits mûrs et les cueillir avec leur pince. Une fois cueillis, le drone dépose la récolte dans un bac sur le chariot. Le chariot avance le long du rang tandis que les drones, attachés au chariot, se repositionnent au besoin.

Bien qu'encore aux stades initiaux d'adoption, la preuve de concept est là. Ce n'est qu'une question de temps avant qu'il y ait plusieurs fournisseurs parmi lesquels choisir.

Aujourd'hui, il n'y a pas beaucoup de choix commerciaux. Une exception est une entreprise israélienne qui propose des robots de récolte en RaaS (Robotics as a Service). Le RaaS libère l'agriculteur d'un investissement initial significatif. L'agriculteur contacte Tevel et lui indique le nombre d'hectares et le type de culture. Le fournisseur de robots de récolte déploie alors une flotte de ses unités pour faire la récolte. Le travail peut se poursuivre 24h/24 et 7j/7 sans pauses, et la récolte peut être faite plus rapidement avec moins de main-d'œuvre. Il semble que ce service ne soit actuellement disponible qu'en Israël. Le site de Tevel indique qu'il mènera des programmes pilotes en Espagne, aux USA et en Italie l'année prochaine.

Demandez des offres pour des robots de récolte de fruits et légumes

Robots mobiles autonomes (AMR) pour pépinières, vergers et serres

Les AMR pour le transport de fruits, légumes et plantes en pot sont commercialement disponibles, et il y a quelques fournisseurs parmi lesquels choisir. Ces robots sont les assistants des agriculteurs, libérant les gens pour effectuer des tâches à plus forte valeur ajoutée.

Dans les pépinières, une tâche essentielle mais fatigante et chronophage est d'espacer les plantes en pot. Quand elles sont petites, les arbustes ornementaux et jeunes arbres peuvent être placés près les uns des autres pour maximiser l'espace disponible. En grandissant et en devenant plus grands, de telles plantes ont besoin d'espace pour devenir luxuriantes et étendues. Déplacer les plantes pour les espacer est une application pour les AMR. Certains fournisseurs se spécialisent dans cette application.

Pour les vergers, transporter les fruits du lieu de cueillette vers un point de collecte est une bonne application pour les AMR. L'AMR assiste les cueilleurs humains en les suivant de manière autonome. Le robot transporte des plateaux ou bacs dans lesquels les ouvriers peuvent déposer les fruits qu'ils cueillent. Quand les plateaux sont pleins, le robot se rend de manière autonome à une zone de collecte. Le robot élimine ainsi la marche qui serait autrement requise. Il booste la productivité en permettant aux ouvriers de continuer à cueillir. Il y a des fournisseurs qui proposent ce type de robot.

Demandez des offres pour des AMR pour pépinières, vergers et serres

Robots de désherbage

Les robots agricoles qui tuent les mauvaises herbes sont commercialement disponibles, et plusieurs fournisseurs les proposent. Certains robots de désherbage sont destinés aux jardins domestiques. Ces petits robots ressemblent aux robots aspirateurs pour la maison. Mais il y a aussi des robots destinés aux grandes exploitations.

Pour l'agriculture commerciale, certains robots de désherbage utilisent des micro-doses d'herbicide. Le robot se déplace de manière autonome le long du rang de culture. Il utilise la vision par ordinateur pour distinguer les mauvaises herbes des cultures. Quand une mauvaise herbe est identifiée, les actionneurs du robot s'étendent. Une infime quantité de pesticide est déposée directement sur la mauvaise herbe. Par conséquent, beaucoup moins de produits chimiques sont utilisés.

Une autre approche implique l'utilisation de lasers pour zaper les mauvaises herbes. Cette méthode n'utilise donc aucun produit chimique et est certifiée biologique.

Certains robots de désherbage comportent des panneaux solaires pour alimenter leur fonctionnement, d'autres utilisent des batteries ou du diesel.

Demandez des offres pour des robots de désherbage

Serres robotisées

L'agriculture en intérieur a proliféré. Cultiver en intérieur offre un environnement plus contrôlé, avantageux pour l'agriculture de précision. La baisse d'un coût critique pour les serres sont les lampes LED. Les LED d'aujourd'hui délivrent la même intensité lumineuse qu'une ampoule à incandescence avec 85 % de consommation d'énergie en moins. L'IA contrôle l'éclairage, la température, le dioxyde de carbone et l'humidité. Et le climat peut être adapté aux besoins de chaque culture. Un tel contrôle signifie plus de vingt fois la quantité de culture par acre avec 90 % d'eau en moins qu'avec les méthodes conventionnelles, selon Root AI. Ajoutez la technologie d'économie de main-d'œuvre des robots à ce tableau, et le résultat promet d'être véritablement révolutionnaire.

De nombreuses entreprises d'agriculture en intérieur vendent leurs fruits et légumes. Leurs clients principaux sont les épiceries et restaurants. Leur technologie n'est pas à vendre.

Cependant, quelques fournisseurs vendent l'équipement pour mettre en place votre propre serre automatisée.

Une entreprise propose un système modulaire qui peut s'intégrer dans une vitrine dans le rayon fruits et légumes d'une épicerie. Le magasin peut cultiver laitue et herbes, par exemple, pour les vendre à ses clients. Le système de l'entreprise de serre peut être mis à l'échelle pour créer une ferme verticale capable de cultiver diverses cultures à l'échelle commerciale. L'entreprise vend aussi des composants. Elle propose un logiciel spécial pour gérer le climat et le flux de nutriments. Des lampes LED propriétaires sont disponibles à l'achat. Et des unités de « fertigation » peuvent être achetées pour fournir des nutriments aux plantes via une solution circulante.

Une autre entreprise offrant des solutions d'agriculture en intérieur à la vente adopte une approche novatrice. Leur ferme hydroponique est conçue pour fonctionner à l'intérieur d'un conteneur maritime. L'idée du conteneur maritime réduit le coût d'achat d'un bâtiment adapté. Elle rend aussi la ferme portable. Leur site invite à obtenir un devis et propose un calculateur de ROI.

L'inconvénient de l'agriculture en intérieur est qu'elle est énergivore. Par conséquent, de telles fermes n'ont de sens économique que pour les cultures à haute valeur comme les fruits et légumes. Vous ne feriez pas de profit en essayant de cultiver du blé ou des céréales à l'intérieur. Cependant, l'agriculture en intérieur fournit des rendements bien plus élevés. Cela peut être une option d'investissement attractive pour de nombreuses cultures.

Demandez des offres pour des serres robotisées.

Comment trouver le robot agricole idéal pour votre organisation

HowToRobot est une plateforme mondiale connectant les utilisateurs finaux avec les fournisseurs de robots et d'automatisation dans le monde entier. Nous avons le plus grand annuaire mondial d'entreprises de robotique. En utilisant notre guide, vous pouvez trouver le type de robot dont vous avez besoin, idéalement adapté à votre application.

Si vous voulez automatiser une tâche dans l'agriculture, vous pouvez obtenir des propositions de solutions sur mesure de divers fournisseurs. Décrivez simplement votre projet et commencez à recevoir des réponses.

Vous pouvez aussi obtenir des devis et recevoir des informations produits pour des robots agricoles spécifiques, pièces, composants et services de conseil. Vous recevrez des informations produits et des tarifs de plusieurs fournisseurs.

Veuillez noter qu'il existe des experts HowToRobot impartiaux qui peuvent vous aider à naviguer dans le processus. Organisez une consultation avec un conseiller expert.