Robots Agricoles et Agricoles

« L’agriculture de haute technologie » n’est pas un oxymore. Une exploitation agricole contemporaine est plus susceptible de ressembler à la Silicon Valley qu’au gothique américain, avec des applications qui contrôlent l’irrigation, des systèmes GPS qui dirigent les tracteurs et des étiquettes auriculaires RFID qui surveillent le bétail.

Et la robotique est un élément de plus en plus essentiel de cette écurie technologique.

Les robots cueillent des pommes, ramassent des fraises, récoltent de la laitue et éliminent les mauvaises herbes. Les drones recueillent des images aériennes qui aident les agriculteurs à évaluer rapidement la santé des cultures. Et les serres robotisées poussent à des milliers de kilomètres des régions agricoles traditionnelles, cultivant des légumes dans les arrière-cours des marchés urbains à forte consommation.

Tout cela survient à un moment où les producteurs font face à une pénurie de main-d’œuvre coûteuse et à long terme et — avec une population mondiale qui devrait passer de 7,7 milliards à 9,7 milliards dans un peu plus de 30 ans — la demande alimentaire est sur le point d’augmenter considérablement.

Voici comment les robots peuvent aider à atténuer certains de ces défis.

Robots de récolte

À première vue, la récolte des cultures semble mûre pour l’automatisation. C’est physiquement éprouvant et très répétitif — le type de travail qui est souvent le plus efficacement ciblé dans la révolution des robots. (Voir usines, fabrication, exploitation minière, traitement logistique.) Mais ce n’est pas nécessairement le cas.

La cueillette des cultures nécessite également une dextérité manuelle et un toucher délicat. Beaucoup de fruits se meurtrissent facilement dans la chaleur et les légumes à feuilles sont facilement déchirés. Et la plupart des robots ne sont tout simplement pas assez avancés pour gérer ce niveau de précision. Rappelez-vous, il n’y a pas si longtemps que les roboticiens ont finalement obtenu un robot de pointe pour attraper une balle — assez simple pour les humains, beaucoup moins pour les robots.

Mais les entreprises agtech du secteur privé et les départements de robotique du milieu universitaire continuent leurs efforts pour lever cet obstacle.

Harvest CROO

Emplacement: Plant City, Floride.

Comment il utilise l’agriculture et les robots agricoles: Gary Wishnatzki parle du pincement de main-d’œuvre auquel les producteurs ont été confrontés au cours des dernières années, selon lui. Le propriétaire du fournisseur de baies Wish Farms a déclaré au New Yorker en avril qu’il comptait sur des travailleurs embauchés dans le cadre de programmes de visas temporaires coûteux. Parmi les raisons de la pénurie de main-d’œuvre en Amérique, l’article identifie une immigration supprimée et une diminution de l’appétit des travailleurs domestiques peu qualifiés pour faire le travail pénible de la récolte des fraises. La poussée de Wishnatzki à automatiser ne vise pas à éliminer les emplois agricoles, soutient-il, mais à répondre aux demandes des consommateurs qui en sont venus à s’attendre à des fraises fraîches, même en plein hiver.

Il fait cette poussée en tant que cofondateur de Harvest CROO, une start-up qui a développé un robot de récolte de fraises avancé appelé Berry 5. Il utilise une variété de composants robotiques — plutôt qu’un seul bras — pour saisir la feuille, cueillir la baie et l’emballer. La vision par ordinateur aide Berry 5 à déchiffrer les baies mûres des baies non mûres avant de les cueillir. Et c’est rapide comparé aux ouvriers humains, soi-disant capables de cueillir une plante en huit secondes et de passer à la suivante en un an et demi.

Développé grâce à des millions de dollars d’investissement d’autres acteurs de l’industrie des baies, Berry 5 travaille actuellement sur des champs de Floride à l’essai. La société espère le commercialiser avant la fin de 2019.

Université de Cambridge

Lieu: Cambridge, Royaume-Uni

Comment il utilise l’agriculture et les robots agricoles: La récolte de la laitue est restée obstinément résistante aux robots grâce à la nature fragile de la plante et à sa proximité avec le sol. Mais des chercheurs de l’Université de Cambridge ont fait une percée avec leur soi-disant « Vegebot », un autre prototype alimenté par vision par ordinateur.

Voici comment cela fonctionne: une caméra scanne la laitue et donne un pouce vers le haut ou vers le bas pour la récolte. Une deuxième caméra (positionnée près d’une lame) guide alors le pic sans écraser la plante. Pendant ce temps, un algorithme d’apprentissage automatique « apprend » au robot à éviter les laitues non mûres ou malades.

Vegebot ne fonctionne guère avec la vitesse ou l’habileté des mains humaines, mais une série de tests ont prétendument établi un succès de preuve de concept, ce qui est également de bon augure pour d’autres fruits, légumes et céréales hors sol.

« Chaque champ est différent, chaque laitue est différente. Mais si nous pouvons faire fonctionner une moissonneuse robotique avec de la laitue iceberg, nous pourrions également la faire fonctionner avec de nombreuses autres cultures « , a déclaré Simon Birrell, du département d’ingénierie de Cambridge, dans un communiqué de presse.

Bien qu’une récolteuse de laitue commerciale évolutive reste insaisissable, les efforts pour en produire une se sont intensifiés. En 2017, par exemple, John Deere a acquis le pionnier de CV agtech, Blue River Technology, qui a fait des progrès notables dans la robotique axée sur la laitue.

Robotique abondante

Emplacement: Hayward, Californie.

Comment il utilise l’agriculture et les robots agricoles: Le robot aspirateur suceur de pommes d’Abundant Robotics pourrait initialement paraître brutal et imprécis par rapport au Vegebot raffiné de Cambridge, mais l’apparence étrange de l’engin — il ressemble à un tube d’aspiration apposé sur un tracteur – dément certaines technologies avancées.

Utilisant une vision par ordinateur sophistiquée, le robot avale des pommes mûres et contourne leurs frères non mûrs. Il est également ouvert à l’aide des agriculteurs en ce sens que, comme le note Wired, son algorithme peut être mis à jour en fonction des commentaires fournis par des experts en évaluation de la maturité.

La cueillette automatisée de pommes fait face à des défis similaires à ceux de la cueillette de laitues et de fraises. Selon le PDG d’Abundant, Dan Steere, cela « nécessite de résoudre un certain nombre de problèmes techniques complexes en parallèle, de l’identification visuelle des fruits récoltables et de leur manipulation physique pour les cueillir sans ecchymoses, à la navigation en toute sécurité dans le verger lui-même. »

En mars dernier, le cueilleur de pommes a effectué son premier voyage commercial, dans le champ néo-zélandais du producteur de fruits T & G Global.

Automatisation des récoltes

Emplacement: Groton, Mass.

Comment il utilise l’agriculture et les robots agricoles: Toutes ces charmantes herbes décoratives, fleurs et accents d’arbustes de votre centre de jardinage local sont de grandes affaires. Le marché des serres commerciales est sur le point de devenir une industrie de 38 milliards de dollars au cours des quatre prochaines années, et les producteurs utilisent de plus en plus de robots pour répondre à la forte demande de main-d’œuvre.

Fondée par d’anciens employés des inventeurs de Roomba iRobot, Harvest Automation a fabriqué son premier produit en pensant à ce marché en pleine croissance. Le robot HV-100 basé sur le comportement gère le travail important, mais très répétitif et laborieux, d’espacement des cultures et des plantes en conteneur. (Les plantes de serre ont besoin d’espace entre elles pour qu’elles deviennent épaisses, touffues et résilientes, mais trop d’espace signifie que la superficie en pieds carrés n’est pas optimisée.) Le HV-100 est conçu pour continuer à fonctionner même dans les températures caniculaires et les environnements moins vierges des pépinières qui cultivent des plantes ornementales et des fruits et légumes spécialisés.

Robots de désherbage

Si vous avez déjà entretenu un jardin personnel, vous savez bien que la lutte contre les mauvaises herbes est à la fois importante et difficile. Les agriculteurs commerciaux le savent aussi, mais à grande échelle. Même lorsque la rotation des cultures est possible, de nombreuses grandes installations dépendent au moins quelque peu de l’utilisation d’herbicides. Mais étant donné que les plantes peuvent devenir résistantes aux désherbants et que les consommateurs sont de plus en plus opposés aux aliments traités chimiquement, ce n’est pas une solution parfaite. C’est pourquoi les robots de gestion des mauvaises herbes – y compris ceux qui intègrent une IA avancée pour aider à distinguer les cultures des mauvaises herbes — sont une option attrayante.

Naio Technologies

Lieu: Ramonville-Saint-Agne, France

Comment il utilise l’agriculture et les robots agricoles: Le Château Mouton-Rothschild, l’un des plus grands producteurs de vin de l’Ancien Monde, est un tout Nouveau monde en matière d’entretien du vignoble. Le célèbre domaine fait partie des nombreux vignerons qui se sont associés à Naio Technologies pour enrôler Ted, le désherbant robotique adapté à la vigne de l’entreprise.

Électrique et en forme de U inversé, le Ted de longue durée roule simultanément sur et autour d’un rang de vigne, en utilisant la navigation par satellite RTK pour garder le cap. (Un drone cartographie le terrain initial que Ted arpente.) Des lames et des désherbeurs standards de l’industrie courent le long de la base, arrachant les mauvaises herbes indésirables des vignes et réduisant ainsi le besoin d’herbicides. Les cousins robotiques de Ted incluent le robot de désherbage Oz et le robot végétal Dino.

Nexus Robotics

Lieu: Dartmouth, N.-É.

Comment il utilise les robots agricoles: Cette start-up décousue de la Nouvelle-Écosse a joué David à certains des Goliaths du programme de robotique les plus prestigieux d’Amérique du Nord lors du Weed and last year Compétition Feed ag-bot. L’entrée la plus primée de l’entreprise, un robot autonome arrachant les mauvaises herbes baptisé R2Weed2 (oui, vous avez bien lu), utilise l’intelligence artificielle pour différencier les mauvaises herbes et les cultures afin que les premières soient dépouillées et que les secondes soient laissées à pousser. Pendant son fonctionnement, R2 recueille également des données qui aident les agriculteurs à analyser les sols et à surveiller l’environnement. Une version commerciale serait disponible plus tard cette année.

Serres robotiques / Agriculture robotisée

Au lieu d’amener des robots sur le terrain, l’une des prochaines grandes avancées de l’automatisation agricole amènera le champ aux robots.

Voici deux startups côtières bien financées — une à l’Ouest, une à l’Est — qui aident, euh, à planter les graines d’un avenir de serre robotisée. Tout n’est pas cultivable de cette manière, mais pour certaines cultures, les améliorations sont frappantes. Ces deux entreprises promettent une diminution spectaculaire de la quantité d’eau utilisée (entre 90 et 95% de moins) pour un rendement de culture équivalent, et les deux se vantent d’environnements intérieurs contrôlés qui éliminent le besoin de pesticides. Voici comment ils le font.

Bœuf de fer

Emplacement: San Carlos, Californie.

Comment il utilise les robots agricoles: À l’intérieur de ce que l’entreprise décrit comme « la première ferme autonome au monde », un espace de 8 000 pieds carrés qui ressemble plus à un laboratoire de recherche qu’à un champ de ferme, deux robots connectés au nuage supervisent la croissance des légumes-feuilles (laitue romaine et butterhead, bok choy, chou frisé, roquette) et des herbes (basilic, coriandre, ciboulette, oseille, persil), tous cultivés dans de lourdes gousses hydroponiques. En utilisant la vision par ordinateur et des capteurs comme « yeux », un robot fait le gros du travail, transportant les gousses à travers l’installation; le second analyse et sélectionne les plantes individuelles.

Tout se passe sous des lumières LED à haute efficacité et sous les yeux vigilants d’une douzaine de scientifiques robotisés et phytosanitaires sur place. La société soutenue par Y Combinator – fondée par deux anciens de Willow Garage – affirme que le petit espace peut rapporter autant qu’une ferme traditionnelle d’un acre.

Iron Ox a commencé sa production en octobre dernier dans son usine de style serre et a commencé à vendre dans son premier magasin partenaire, un marché de sa ville natale de San Carlos, quelques mois plus tard. L’objectif à long terme est d’établir des fermes supplémentaires près d’autres zones à forte demande, ce qui réduirait les coûts de transport à long terme qui existent lorsque la culture est isolée dans quelques régions du pays.

Bowery Farming

Emplacement: NYC

Comment il utilise des robots agricoles: Contrairement aux grandes cuves à profil bas dans lesquelles les cultures sont nourries à Iron Ox, Bowery Farming empile des couches de plateaux, chacune remplie de greens, dans le format traditionnel d’agriculture verticale à l’intérieur de son Kearney, New Jersey., espace croissant.

Mais il utilise également la robotique, l’intelligence artificielle et CONDUIT à cultiver des légumes-feuilles et des herbes avec le même objectif final en tête: résoudre les problèmes posés par la pénurie de main-d’œuvre, l’explosion démographique et l’agriculture centralisée.

Ici, un système d’exploitation propriétaire et une gamme complexe de capteurs collectent des données et maintiennent un équilibre ultra-précis de l’eau, de la température, des nutriments et de l’humidité. Dans le même temps, une équipe d’agriculteurs verticaux aide à la récolte et veille sur les cultures.

La société — qui a reçu des capitaux d’investissement de personnalités telles que le célèbre chef Tom Colicchio et le PDG d’Uber, Dara Khosrowshahi – vend ses légumes verts et ses herbes chez Whole Foods, Foragers et Westside Market. Dans la région métropolitaine de New York, ils sont également disponibles via Peapod, Jet.com , Amazon et dans deux des restaurants haut de gamme de Colicchio.

Imagerie aérienne Les Drones et Drones de plantation de semences

L’imagerie aérienne peut faire gagner beaucoup de temps aux agriculteurs en leur donnant une vue d’ensemble des cultures; de cette façon, ils peuvent rapidement avoir une idée de la santé de la végétation, des problèmes d’insectes, des aménagements d’irrigation et de la croissance des mauvaises herbes. Cela leur permet même de déterminer avec précision la quantité de pesticides dont les cultures ont besoin.

Les agriculteurs peuvent utiliser une variété de services d’abonnement pour accéder à ces précieuses images de survol (y compris thermiques, infrarouges et NDVI) de leurs champs, mais moins d’entreprises ont franchi le pas dans les véhicules aériens sans pilote (UAV). Cela est probablement dû aux restrictions de la FAA sur les drones autonomes, qui exigent que les pilotes soient immédiatement prêts à prendre le contrôle d’un drone. Les petits avions sans pilote doivent également être maintenus dans la ligne de mire d’un pilote potentiel lorsqu’ils sont en vol.

Mais ils sont là, sinon encore en grand nombre. Voici quelques entreprises qui prouvent qu’il y a quelque chose dans l’air en matière d’imagerie agricole, de plantation de semences et d’ensemencement de nuages.

Robotique américaine

Emplacement: Marlborough, Mass.

Comment il utilise les robots agricoles: L’une des nombreuses entreprises de la région de Boston réalisant des percées agtech notables, American Robotics est l’équipe derrière Scout, un drone d’imagerie aérienne qui correspond au modèle dit « drone dans une boîte ».

Entre deux vols, Scout vit dans une boîte étanche, où il s’auto-charge et traite (via l’edge computing) toutes les données qu’il collecte. Lorsqu’il prend son vol pour examiner les champs, le haut de la boîte s’ouvre et le drone entièrement autonome décolle, utilisant l’intelligence artificielle pour tracer et mener la course. Au cours des missions, qui peuvent être programmées ou lancées à la demande, Scout recueille des données sur le stress des cultures que les agriculteurs peuvent utiliser tout au long du cycle de vie d’une culture. C’est le genre de surveillance aérienne qui reste une facette clé dans le domaine croissant de l’agriculture dite de précision.

Taranis

Emplacement: Tel Aviv

Comment il utilise les robots agricoles: Compte tenu des restrictions imposées par la FAA aux drones autonomes, il n’est peut-être pas surprenant que certains des principaux fournisseurs d’UAV axés sur l’agriculture aient leur siège en dehors du pays. Aux États-Unis et s’adressent à une clientèle internationale. Cela inclut la société israélienne Taranis, qui a apporté ses scans haute résolution aux agriculteurs d’Europe, d’Amérique du Sud et d’Amérique du Nord. En plus des avions plus traditionnels, la société exploite des drones qui utilisent la vision par ordinateur et la science des données pour surveiller le stress des cultures et améliorer les capacités d’identification.

UAV Systems International

Lieu: Las Vegas

Comment il utilise les robots agricoles: Tout pilote d’UAV qui souhaite piloter un drone pesant plus de 55 livres au décollage (fret compris) doit demander une demande spéciale exemption par l’intermédiaire de la FAA. Cela signifie que les agriculteurs non exemptés qui veulent disperser des graines par drone sur leur superficie sont limités dans le nombre de livres de graines qu’ils peuvent répandre en une seule fois. Pourtant, un certain nombre de fabricants ont développé des drones commercialisés spécifiquement à cet effet.

UAV Systems International vend deux drones qui répandent des semences et des engrais, l’un d’une capacité de charge utile d’environ quatre livres et l’autre d’une charge utile d’environ 11 livres. Les deux ont une portée de vol de deux milles et une limite de 20 minutes, selon la compagnie. UAV commercialise également des drones de pulvérisation de cultures et des drones de surveillance qui inspectent la santé des cultures.

Institut de recherche du désert

Emplacement: Reno, Nev.

Comment utiliser des robots agricoles: L’ensemencement des nuages consiste à faire pleuvoir — littéralement. Le concept remonte au moins à 1946, lorsque le Dr Bernard Vonnegut a découvert que, dans certaines conditions, l’introduction de particules d’iodure d’argent dans les nuages pouvait stimuler la création de cristaux de glace, potentiellement précipitant les précipitations. (Fait amusant: Bernard était le frère de la légende littéraire Kurt Vonnegut.) Mais des décennies plus tard, le processus a encore des critiques qui notent que les variables abondent et qu’il est difficile de mesurer la quantité de pluie ou de neige qui est en fait le produit d’une graine de nuage. (La pratique de modification du temps a également des applications militaires et, il convient de le noter, est interdite au niveau international pour une utilisation en temps de guerre). Mais alors que les sécheresses s’aggravent, les agences gouvernementales continuent d’essayer. En juillet, le conseil indonésien d’atténuation des catastrophes a utilisé l’ensemencement des nuages pour tenter de sauver les cultures frappées par la sécheresse.

Aujourd’hui, les nuages sont ensemencés à l’aide d’avions, de générateurs au sol ou de bidons propulsés par des canons ou des fusées, mais les scientifiques étudient également si les drones peuvent gérer la tâche. En 2017, le Desert Research Institute, qui fait partie du système d’enseignement supérieur du Nevada, en collaboration avec Drone America, a notamment lancé un drone d’ensemencement de nuages sans pilote au cours d’un combat autonome d’une heure et au—delà de la ligne de mire nue des chercheurs.

« Atteindre cette étape importante », a déclaré Mike Richards, président et chef de la direction de Drone America, « nous permet désormais de nous concentrer sur des vols à plus haute altitude et à plus longue distance; ainsi que les défis extrêmes liés au pilotage de nos avions à voilure fixe sans pilote de pointe dans un temps rigoureux et glacial associé à des conditions optimales d’ensemencement des nuages en hiver. »

Images via les réseaux sociaux et les sites Web de l’entreprise.