Yanmar dirige un projet de robotique agricole pour développer le système "SMASH"

L'agriculture du futur verra l'utilisation croissante de techniques agricoles scientifiquement précises, où des "agro-robots" automatisés surveillent, traitent et travaillent la terre, en utilisant une technologie de pointe conçue pour aider à maximiser les rendements et à minimiser les maladies.

Grâce à sa vaste expérience dans l'automatisation et la mécanisation agricole, le spécialiste de l'agritech Yanmar montre maintenant la voie dans la recherche avancée en robotique de terrain.

Il est temps de changer à notre époque qui change ?

Il est difficile de penser à un secteur économique plus important que l'agriculture. Il s'agit d'une industrie qui affecte directement la vie de chacun dans le monde entier, bien qu'elle soit en proie à des défis de toutes parts.

Les changements de température et de précipitations influencent les rendements des cultures; les agriculteurs et les travailleurs agricoles sont directement exposés aux effets des conditions météorologiques extrêmes, tandis que des millions d'autres occupant des emplois liés à l'alimentation ressentent déjà l'impact de notre changement climatique.

De plus, les consommateurs d'aujourd'hui sont de plus en plus conscients du problème des produits chimiques utilisés dans la production de leurs aliments et exigent une production durable de produits toujours plus savoureux et de meilleure qualité.

Trouver la meilleure façon de traiter ces problèmes et tout en répondant aux pressions environnementales pousse de nombreux gouvernements à se tourner vers des spécialistes de l'automatisation et des experts en technologie pour essayer d'améliorer le sort de l'agriculteur, répondre aux demandes des consommateurs et relever les innombrables défis auxquels l'industrie est confrontée.

Recherche sur l'agriculture intelligente avec SMASH en Italie

L'augmentation de l'automatisation et de la technologie au sein de l'agriculture n'a bien sûr rien de nouveau en soi - en fait, cela se produit depuis la révolution industrielle.

Mais ce qui est nouveau, c'est la façon dont la technologie est utilisée pour résoudre les problèmes liés au contrôle des maladies alimentaires et aux conditions météorologiques instables.

L'accent est désormais mis sur l'obtention des rendements souhaités d'une manière respectueuse de l'environnement, avec un accent continu sur la réduction de la quantité et du type de produits chimiques utilisés.

La sécheresse, les inondations et l'apparition de nouveaux ravageurs et maladies sont cependant désormais une menace sur tous les continents. Même l'Europe est confrontée à un défi dans tous ses systèmes agricoles.

Cela est particulièrement vrai pour des pays comme l'Italie, qui a fait face à une chute de 57% de sa récolte d'olives 2018 - la pire en 25 ans - en raison du changement climatique, selon les scientifiques.

Avec son centre de recherche européen niché dans les collines au-dessus de Florence, en Italie, Yanmar R&D Europe est bien placé pour se concentrer sur une variété d'études sur le terrain afin d'apporter une valeur ajoutée à l'industrie agricole - et peut-être même d'attirer une nouvelle génération de travailleurs vers le terre.

Il s'agit notamment du projet "SMASH" de 4 millions d'euros sur deux ans, mené en coopération avec 10 partenaires technologiques pour développer un "écosystème" agricole mobile permettant de surveiller, d'analyser et de gérer les cultures agricoles.

Voici une liste des autres partenaires impliqués et leurs rôles dans le projet SMASH :

• EDI :entreprise d'ingénierie mécanique et électronique qui a contribué au développement de la base mobile du système robotique.
• AvMap :technologie et capteurs pour la navigation de base mobile.
• Base :transmission de données, traitement de données, stockage de données dans le cloud.
• Seintech :analyse de données, exploration de données et apprentissage automatique.
• Université de Florence, Département d'agriculture :développement des effecteurs finaux.
• IIT (Italian Institute of Technology) :système robotique (Plantoid) pour surveiller et analyser le sol.
• Sant'Anna Bio Robotic Institute :développement d'un manipulateur à installer sur le bras robotique, pour collecter des échantillons et manipuler des objets.
• Copernico :préparation du drone pour la surveillance et la cartographie.
• DORIAN :technologies et algorithmes pour la vision industrielle.
• Giuntini Filippo :agronome.

L'acronyme "SMASH" signifie "Smart Machine for Agricultural Solutions Hightech", et ce projet a été cofinancé par le gouvernement local de Toscane.

Il consiste à développer une plate-forme robotique modulaire qui utilise les dernières technologies de communication de l'information pour examiner les cultures et les sols, analyser les informations recueillies et fournir des informations claires et exploitables aux agriculteurs pour soutenir la gestion des cultures.

L'un des nombreux rôles de Yanmar était de développer des systèmes de contrôle pour le bras robotique polyvalent pour la manipulation mobile (y compris la pulvérisation de précision), l'intégration de capteurs pour les technologies de positionnement, la navigation autonome et le développement de logiciels pour le contrôle de la base mobile du système (en collaboration avec d'autres partenaires ).

Pour l'ingénieur en modélisation et contrôle de YRE, Manuel Pencelli, le développement d'un prototype d'agro-robot qui pourrait être utilisé pour surveiller et contrôler les cultures, prélever des échantillons de sol pour analyse et cibler avec précision les produits chimiques agricoles pour une application de précision, a nécessité de nombreux domaines d'expertise différents depuis le début de la projet.

Pencelli déclare :« Il y a eu de nombreux partenaires impliqués tout au long. Nous avions besoin d'une expertise en mécanique pour développer la structure du véhicule, et de nombreux experts en "communications" car nous avons beaucoup d'appareils qui ont besoin de "parler" entre eux.

"Notre point de départ était en fait un véhicule à chenilles qui a été construit à l'origine pour se déplacer le long d'une plage et nettoyer le rivage !"

Il existe deux prototypes SMASH fonctionnels - l'un pour la vigne et l'autre pour les épinards - pour couvrir les deux types de cultures différents initialement prévus pour la recherche.

Le premier a déjà subi des tests importants dans une exploitation viticole de la province de Pise, où Manuel a joué un rôle déterminant dans la démonstration des possibilités que cet écosystème robotique pourrait offrir aux agriculteurs.

Pencelli déclare :"SMASH n'est pas une seule machine, mais une série de différents appareils, y compris un robot, une station de base, des drones et des capteurs de terrain qui, ensemble, fournissent des informations vitales pour aider les agriculteurs.

"Un agriculteur pourrait programmer la tâche qu'il souhaite que SMASH exécute, et pendant qu'il est impliqué dans d'autres activités, cette machine pourrait se déplacer de manière autonome, surveiller les cultures, détecter et traiter les maladies, et faire gagner à l'agriculteur ou à ses travailleurs un temps d'arrêt important dans le champs vérifiant manuellement les cultures.”

Cartographie et surveillance, désherbage et alimentation

SMASH se compose d'une base mobile, d'un bras robotique doté de manipulateurs et de systèmes de vision, d'un drone et d'une station terrestre auxiliaire. Imaginez un système conçu pour fonctionner sur une gamme de technologies agricoles de précision, offrant des informations spécifiques sur la géomatique, la robotique, l'exploration de données, l'apprentissage automatique, etc., tout en tenant compte des problèmes environnementaux et sociaux auxquels sont confrontés les agriculteurs.

Pour Pencelli, les possibilités de SMASH sont infinies. Il déclare :"En plus de toutes les fonctions pouvant être exécutées par le bras robotisé, nous avons également des accessoires qui peuvent être montés à l'arrière du véhicule pour le désherbage mécanique ou le travail du sol pendant qu'il se déplace.

"Ce travail peut être effectué simultanément, ainsi que la surveillance et la détection."

L'expertise de Yanmar a été dans le développement de logiciels pour l'agro-bot et l'intégration et l'installation de tous les composants des autres parties.

C'est une masse complexe d'électronique, avec des fils, des capteurs, des caméras, des récepteurs GPS et plusieurs moteurs électriques - huit d'entre eux - se disputant l'espace.

Mais tout fonctionne, même sur un vignoble boueux fin février, où le système de direction indépendant et la traction supérieure sont démontrés sur une variété de terrains.

Pencelli ajoute :"La fusion des capteurs a été l'un des aspects les plus difficiles de ce projet.

"Parce que nous avons un environnement très particulier au sein des champs, où un certain nombre de variables peuvent changer, telles que l'infrastructure, le sol, la forme des champs et même d'autres travailleurs se déplaçant autour de l'agro-bot.

"Ainsi, la localisation du véhicule, l'amélioration de sa robustesse et la compréhension de ses contraintes physiques étaient intéressantes - telles que la vitesse, l'angle de braquage, le positionnement et la communication entre les dispositifs embarqués - tous ces aspects peuvent affecter le mouvement du véhicule.”

La force du nombre

YRE s'est également associé au département d'agriculture de l'Université de Florence afin de faire progresser les activités de recherche dans le domaine.

L'université possède une expérience significative dans la gestion durable des cultures, ayant récemment achevé le projet Rhea financé par l'UE qui visait à améliorer la qualité des cultures, la santé et la sécurité des humains et à réduire les coûts de production en utilisant une flotte de petits robots hétérogènes - terrestres et aériens - équipé de capteurs avancés, d'effecteurs terminaux améliorés et d'algorithmes de contrôle de décision améliorés.

Pour le projet SMASH, le professeur Marco Vieri de l'université a estimé qu'une approche holistique de la recherche était nécessaire, parallèlement à l'utilisation des dernières technologies.

Il dit :"L'agriculture fournit de la nourriture, des aliments pour animaux, des fibres et du carburant pour les humains, mais nous devons également tenir compte des questions rurales, culturelles et historiques.

"Dans le passé, il y avait un calendrier annuel des opérations agricoles, mais un nouvel état d'esprit est nécessaire de nos jours qui nous permet de contrôler et d'atténuer les risques tels que la sécheresse, les ravageurs et les inondations.

"Nous devions explorer une automatisation accrue non seulement pour améliorer et augmenter la quantité de produit, mais aussi pour appliquer une valeur ajoutée.

"Yanmar partage notre vision d'aider les agriculteurs à réaliser une production saine et à haute valeur ajoutée avec un véritable système technologique. Notre rôle dans SMASH a donc été de développer des équipements et des effecteurs pour les deux scénarios de vignobles et de grandes cultures horticoles comme les épinards.

"Nous avons une connaissance approfondie des machines agricoles et des nouvelles possibilités technologiques, il s'agit donc d'aider à réduire l'utilisation de pesticides qui ne sont pas sans danger pour les micro-organismes du sol et des plantes, tout en augmentant le niveau de nutriments et de bactéries utiles."

Il est juste de dire que les agriculteurs sont en première ligne des débats sur le climat, les émissions et la durabilité.

Même lorsqu'il s'agit de cultures de grande valeur telles que les raisins, les olives et les noix que l'on trouve dans cette région d'Italie, il est difficile de s'opposer à l'utilisation d'une agriculture automatisée et connectée pour rapprocher les données scientifiques et les besoins des agriculteurs.

Après tout, les robots peuvent travailler 24 heures sur 24, ils ont moins d'impact sur le sol que les tracteurs en raison de leur petite taille.

Imaginez une flotte de robots d'une fraction de la taille d'un tracteur conventionnel et il est facile de voir les possibilités que l'agriculture de précision basée sur l'IA et axée sur la technologie peut offrir dans les années à venir.

L'utilisation de drones pour cartographier les champs et vérifier les cultures ; et agro-bots pour récolter des fruits, semer des graines, identifier et traiter les mauvaises herbes avec des doses exactes de pesticides et d'engrais - il s'agit de cibler les efforts uniquement dans les zones qui ont besoin de travail, ce qui permet une réduction de la main-d'œuvre, des coûts en capital et des émissions en conséquence .

Avec ses recherches en cours sur la robotique agricole avancée, Yanmar relève le défi de montrer les possibilités et les avantages potentiels des techniques agricoles de précision accrues à l'avenir.

Il reste à voir si les tracteurs automatisés et robotisés travaillant dans les champs deviendront un spectacle familier, mais il est difficile de s'opposer à l'utilisation de la technologie pour augmenter durablement la qualité et les rendements de la terre.

Et si le son des drones survolant les cultures signifie que les agriculteurs sont capables d'identifier les schémas de croissance et les besoins en nutriments, puis de fournir des pesticides et des engrais avec une précision extrême avec une flotte de robots, alors ce sera sûrement un ajout bienvenu aux outils. actuellement utilisé dans nos champs.