Farmaid : Robot autonome pour détection et marquage précis des maladies des plantes

Farmaid est un robot compact, alimenté par batterie, qui traverse autonomement les environnements de serre, exploitant des modèles avancés de vision par ordinateur pour identifier les plantes malades et les marquer avec un colorant non toxique et respectueux de l'environnement. En remplaçant les inspections manuelles, il réduit drastiquement le temps de main-d'œuvre et élimine les incohérences dues aux appareils mobiles disparates utilisés par les ouvriers agricoles.

Inspiré par les recherches de PlantVillage et IITA, l'équipe a adapté la plateforme open-source DonkeyCar pour créer un robot qui se déplace sans endommager cultures ni sol. Le système utilise deux caméras Raspberry Pi — l'une focalisée sur le feuillage pour la classification des maladies, l'autre dirigée vers l'avant pour une navigation sans obstacle. L'inférence de réseaux de neurones s'exécute localement sur les Pi, permettant une prise de décision en temps réel sans dépendance au cloud.

Avantages clés :

• Marquage uniforme et répétable des maladies sur l'ensemble des exploitations.
• Élimination du marquage manuel par téléphone, réduisant le temps d'inspection jusqu'à 70 %.
• Faible empreinte opérationnelle, permettant le déploiement sur plusieurs fermes sans échanges d'équipement coûteux.

Défis d'ingénierie principaux :

• Concevoir un châssis assez petit pour éviter d'écraser de tendres semis.
• Assurer une navigation fluide sur substrats de serre variés sans compacter le sol.
• Implémenter un mécanisme de marquage sûr, réversible, utilisant des colorants biodégradables.
• Assembler un environnement de test fiable et obtenir un jeu de données étiqueté pour validation.

L'équipe — membres des groupes Detroit et Ann Arbor Autonomous Vehicle Meetup — a réuni expertise en robotique, vision par ordinateur, et conception mécanique. Sans budget et chaque membre conciliant engagements à temps plein, le groupe a établi un flux de travail robuste : visioconférences hebdomadaires, dépôts GitHub partagés, et calendrier d'étapes clair. Malgré des revers initiaux avec châssis prototypes et terrain de serre inégal, des raffinements itératifs ont abouti à un cadre robuste, renforcé en métal, supportant moteurs à fort courant et roues légères, prévenant dommages au sol et maintenant l'agilité.

Pôle caméra et éclairage

Un pôle en fibre de carbone léger, trouvé en vide-grenier, a été imprimé en 3D avec doubles supports caméra. Un panneau solaire 1,2 V fournit l'éclairage, tandis qu'un système LED RGB 12 V personnalisé — construit à partir de lumières de haut-parleur récupérées et d'un diffuseur flacon pilule — fournit des indicateurs de statut temps réel. Le contrôleur Arduino pilote les LEDs RGB via un relais, permettant un codage couleur pour le statut de navigation et les marqueurs de maladie.

Globalement, le robot Farmaid représente une solution évolutive, faible coût, pour l'agriculture de précision moderne, démontrant que du matériel open-source piloté par des bénévoles peut délivrer un impact réel et mesurable sur la surveillance de la santé des cultures.